EBSILON®Professional Online Dokumentation
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Anschlüsse |
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1 |
Stromeingang |
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2 |
Stromausgang |
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3 |
Verluste |
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Allgemeines Vorgabewerte Bauteilphysik Literatur Bauteilform Beispiel
Bauteil156 (Stromrichter) dient zur Modellierung eines Wechselrichters, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, oder eines Gleichrichters, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. In der Praxis wird diese Umwandlung mithilfe elektronischer Schaltkreise oder mittels rotierender Maschinen umgesetzt, in der Simulation werden sowohl die Wärmeverluste der Elektronik wie auch die notwendige Leistung zum Antrieb der Wellen als Verluste in Form des Umwandlungswirkungsgrads bezogen auf die Eingangsleistung ausgedrückt.
Für die Simulation von Photovoltaik-Wechselrichtern kann das Leistungsmodell für netzgekoppelte PV-Wechselrichter der Sandia National Laboratories, USA (SAND2007-5036)(Literatur) verwendet werden. Für dieses Leistungsmodell wurde eine umfangreiche Sammlung von Datensätzen in der Standardbibliothek der Komponente 156 eingepflegt.
| FMODE |
Schalter für den Berechnungsmodus Auslegung /Teillast
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| FEFF |
Schalter für das Wirkungsgradmodell
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| FVOLT |
Schalter für die Spezifikation der Austrittsspannung
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| U2 | Austrittsspannung |
| FFREQ |
Schalter für die Spezifikation der Austrittsfrequenz
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| FREQ | Frequenz am Austritt |
| NPHAS |
Schalter für die Spezifikation des Stromtyps am Austritt
(Hinweis: Die Vorgabe des Stromtyps am Eintritt des Bauteils erfolgt über Bauteil 1 / Bauteil 33 auf der Elektro-Eintrittsleitung) |
| EFF |
Wirkungsgrad |
| FEFFOD |
Schalter für die Methode der Teillastberechnung
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| SMODEL |
Inverter-Modellname |
| VAC |
Austrittspannung Wechselstrom |
| PACO |
Maximale Wechselstrom-Nennleistung |
| PDCO |
Gleichstrom-Leistungsniveau bei dem die Wechselstrom-Nennleistung erreicht wird |
| VDCO |
Gleichstrom-Spannungsniveau bei dem die Wechselstrom-Nennleistung erreicht wird |
| PSO |
Zum Start des Invertierungsprozesses benötigte Gleichspannung (Eigenverbrauch) |
| C0 |
Parameter zur Beschreibung der Krümmung (parabolisch) der Beziehung zwischen Wechselstromleistung und Gleichstromleistung am Referenzpunkt, Defaultwert 0 ergibt eine lineare Beziehung (1/W) |
| C1 |
empirischer Koeffizient für den linearen Zusammenhang zwischen PDCO und Gleichstromspannung, Defaultwert gleich null (1/V) |
| C2 |
empirischer Koeffizient für den linearen Zusammenhang zwischen PSO und Gleichstromspannung, Defaultwert gleich null (1/V) |
| C3 |
empirischer Koeffizient für den linearen Zusammenhang zwischen C0 und Gleichstromspannung, Defaultwert gleich null , (1/V) |
| PNT |
Bei Nacht verbrauchte Wechselstrom-Leistung (Nacht-Tara) (W) |
| VDCMAX |
Maximale Gleichspannung |
| IDCMAX |
Maximale Gleichstromstärke |
| MPPTLOW |
Untere Spannungsgrenze für maximalen Leistungspunkt |
| MPPTHIGH |
Obere Spannungsgrenze für maximalen Leistungspunkt |
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Q1N |
Leistung (nominal) |
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EFFN |
Wirkungsgrad (nominal) |
| RLOAD | Lastfraktion (Q1/Q1N) |
| REFF | Berechneter Wirkungsgrad |
| QLOSS | Berechnete Verluste |
| QAPP | Scheinleistung am Austritt |
| QREAL | Wirkleistung am Austritt |
| QREACT | Blindleistung am Austritt |
| COSPHI2 | Leistungszahl cos(phi) am Austritt |
Im Auslegungsmodus muss der Benutzer den Wirkungsgrad mit dem Parameter EFF vorgeben. Die resultierende Leistung am Austritt wird als Q2 = Q1*EFF berechnet, und wenn eine Logikleitung am Anschluss 3 verbunden ist, werden die entsprechenden Umwandlungsverluste auf den Parameter Q (Leistung/Wärmefluss) der Leitung geschrieben. Stromtyp, Spannung und Frequenz der am Anschluss 2 des Stromrichters verbundenen Leitung werden gemäß den Vorgaben des Benutzers belegt.
Das SANDIA PV-Wechselrichter-Leistungsmodell (ausgewählt mit dem Wirkungsgradmodell FEFF = 1) ermöglicht die Beschreibung der Leistungsmerkmale eines bestimmten PV-Wechselrichtertyps mit einer Reihe von Parametern. Da diese Daten aus Experimenten mit kommerziell erhältlichen PV-Wechselrichtern stammen, repräsentieren sie bereits ein vorgegebenes Design. Wenn ein vorkonfigurierter Datensatz für einen bestimmten Wechselrichtertyp aus der Standardwertbibliothek ausgewählt wird, wird der entsprechende Wert für PDCO (Gleichstrom-Leistungsniveau, bei dem die Wechselstrom-Nennleistung erreicht wird) für die Nenneingangsleistung Q1N verwendet, und der Auslegungswirkungsgrad EFFN wird aus dem Verhältnis PACO / PDCO abgeleitet.
Gemäß der Einstellung der Methode FEFOD verwendet die Teillastberechnung entweder den Auslegungswirkungsgrad (FEFFOD = 0: konstanter Auslegungswirkungsgrad EFFN), oder der Wirkungsgrad wird mit einem Korrekturfaktor in Abhängigkeit des Verhältnisses der augenblicklichen Eintrittsleistung zur Eintrittsleistung im Auslegungsfall multipliziert, der in der Kennlinie CEFF definiert ist. Die Austrittsleistungs ergibt sich in diesem Fall zu Q2 = Q1*EFFN*CEFF(Q1/Q1N).
Das SANDIA Leistungsmodell für netzgekoppelte PV-Wechselrichter (SAND2007-5036) beschreibt die Leistung des Wechselrichters (PAC) als Funktion der Gleichstrom-Eingangsleistung (PDC) mit dem folgenden Satz von Gleichungen:
PAC = [(PACO/(A - B)) - C * (A - B)] * (PDC - B) + C * (PDC - B)^2
Die Koeffizienten A, B und C werden als lineare Funktionen der Gleichstrom-Eingangsspannung (VDC) und typenspezifischer Parameter berechnet, die die Gleichstromleistung und Gleichspannung bei nominaler Wechselstromleistung sowie den Eigenverbrauch bei nominaler Gleichspannung beschreiben.
A = PDCO * [1 + C1 * (VDC - VDCO)]
B = PSO* [1 + C2 * (VDC - VDCO)]
C = C0* [1 + C3 * (VDC - VDCO)]
Die individuellen Parameter und Koeffizienten werden hier mit derselben Nomenklatur verwendet wie im Abschnitt Vorgabewerte. Der Datensatz für einen PV-Wechselrichter kann zusätzlich auch Angaben über Betriebsgrenzen in Form des maximalen Gleichstroms und der maximalen Gleichspannung sowie den Gleichspannungsbereich (Minimum/Maximum) am Maximalleistungspunkt enthalten. Diese werden - sofern angegeben - in der Berechnung überprüft. Der Vollständigkeit halber wird auch der Wechselstromverbrauch im Nachtbetrieb des Wechselrichters (PNT) angegeben, der durch die Sensorik für die Spannung der PV-Anlage bedingt ist. Er wird in der Berechnung jedoch nicht verwendet.
Kennlinie 1 (CEFF): elektrischer Wirkungsgrad
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Kennlinie 1: elektrischer Wirkungsgrad |
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X-Achse 1 Q1/Q1N 1. Punkt
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Bauteilform 1 |
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