WECHSELRICHTERN

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Energieerzeugungsanlage mit Wechselrichtern, einen Wechsel- richter für eine Energieerzeugungsanlage, ein Verfahren zum Betrieb einer Energie- erzeugungsanlage sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters.

STAND DER TECHNIK

Wechselrichter werden zur Umwandlung einer gleichspannungsseitig aufnehmbaren elektrischen Leistung in Form eines Gleichstroms (DC-Leistung) in eine wechselspannungs- seitig in ein Wechselspannungsnetz einspeisbare elektrische Leistung in Form eines Wechselstroms (AC-Leistung) und umgekehrt verwendet. Die DC-Leistung kann dabei von einer Gleichstromquelle stammen, insbesondere von einem Generator, beispielsweise einem Photovoltaikgenerator oder einer Windenergieanlage, oder einem Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie entnommen bzw. hinzugefügt werden.

Dazu weisen Wechselrichter regelmäßig einen gleichspannungsseitigen Gleichspannungs- zwischenkreis, insbesondere Kapazitäten, sowie eine Wechselrichterbrücke, insbesondere eine Anzahl an Halbleiterschalter, auf. Die Gleichstromquelle ist dann mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden und speist elektrische Leistung in den Gleichspannungszwischenkreis ein, wobei ein Gleichspannungswandler zwischen Gleichstromquelle und Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein kann. Die Wechselrichterbrücke entnimmt dem Gleichspannungszwischenkreis eine elektrische Leistung und speist mittels geregelter Taktung der Halbleiterschalter der Wechselrichterbrücke einen Wechselstrom in das Wechselspannungsnetz ein.

Zum Aufstarten eines derartigen Wechselrichters bzw. einer Energieerzeugungsanlage mit mehreren derartigen Wechselrichtern ist es notwendig, zunächst die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis an die Spannung der Gleichstromquelle anzugleichen. Im Ruhezustand, d.h. wenn der Wechselrichter weder wechselspannungsseitig mit einem Wechselspannungsnetz noch gleichspannungsseitig mit einer Gleichstromquelle verbunden ist, ist der Gleichspannungszwischenkreis entladen. Würde man nun ohne weitere Maßnahmen eine Gleichstromquelle an einen entladenen Gleichspannungszwischenkreis anschließen, beispielsweise einen Photovoltaikgenerator mit einer bauart- und einstrahlungs- bedingten Leerlaufspannung oder insbesondere eine Batterie mit einer bauart- und ladezustandsbedingten Batteriespannung, so würden aufgrund der Differenz zwischen der niedrigen Spannung im entladenen Gleichspannungszwischenkreis und der vergleichsweise hohen Generator- bzw. Batteriespannung erhebliche Ausgleichsströme von der Gleichstrom- quelle in die Kapazitäten des Gleichspannungszwischenkreises fließen, bis die Kapazitäten derart aufgeladen sind, dass sich die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis an die Spannung der Gleichstromquelle angeglichen hat. Derartige Ausgleichsströme können Bauteile des Wechselrichters, beispielsweise Gleichstrom-Trennschalter oder Sicherungen, die zwischen Gleichstromquelle und Wechselrichterbrücke angeordnet sind, beschädigen oder gar zerstören.

Daher ist es im Stand der Technik üblich, den Gleichspannungszwischenkreis eines Wechselrichters vor dem Verbinden mit der Gleichstromquelle derart vorzuladen, dass die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis in etwa der Spannung der Gleichstromquelle entspricht, so dass beim Verbinden der Gleichstromquelle mit dem Wechselrichter keine oder zumindest nur geringe Ausgleichsströme entstehen.

Für eine derartige Vorladung des Gleichspannungszwischenkreises sind dem Fachmann verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Insbesondere kann einem wechselspannungsseitig mit dem Wechselrichter verbundenen Wechselspannungsnetz elektrische Leistung entnommen und über die Wechselrichterbrücke in den Gleichspannungszwischenkreis gespeist werden, um den Gleichspannungszwischenkreis auf die Spannung der anzuschließenden Gleichstromquelle vorzuladen. Aus der US 2018/0069404 A1 ist solches Verfahren bekannt, wobei eine Vorladeeinrichtung mit dem Wechselspannungsnetz einerseits und mit einem Eingang eines Leistungswandlers oder einem Gleichspannungszwischenkreis eines Leistungswandlers andererseits verbunden ist, um Gleichspannungszwischenkreise dieses Leistungswandlers und ggf. weiterer wechsel- spannungsseitig parallel geschalteter Leistungswandler vorzuladen. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn dem Wechselspannungsnetz keine Leistung entnommen werden kann, beispielsweise im Falle eines Ausfalls des Wechselspannungsnetzes.

Alternativ oder zusätzlich kann ein Wechselrichter eine dezidierte Vorladeeinrichtung umfassen, die der anzuschließenden Gleichstromquelle oder auch einer anderen Quelle eine elektrische Leistung entnimmt und insbesondere über Vorladewiderstände in den Gleichspannungszwischenkreis einspeist.

Je nach umzuwandelnder elektrischer Leistung können Energieerzeugungsanlagen mehrere Wechselrichter umfassen, die gleichspannungsseitig mit einer oder mehreren Gleichstrom- quellen verbunden und insbesondere wechselspannungsseitig parallel geschlossen sein können. Analog kann ein Wechselrichter mehrere Wechselrichterbrücken umfassen, die gleichspannungsseitig mit einer oder mehreren Gleichstromquellen verbunden und insbesondere wechselspannungsseitig parallel geschlossen sein können. In diesem Fall ist herkömmlicherweise jedem Gleichspannungszwischenkreis eine separate Vorladeschaltung zugeordnet. Eine gemeinsame Vorladeschaltung, die elektrisch parallel mit mehreren Gleichspannungszwischenkreisen verbunden ist und diese gleichzeitig vorlädt ist ebenfalls denkbar, erfordert jedoch zusätzliche Trenneinrichtungen, die die Parallelschaltung der Gleichspannungszwischenkreise im Betrieb der Energieerzeugungsanlage bzw. des Wechselrichters wieder aufhebt, um die einzelnen Wechselrichter bzw. die einzelnen Wechselrichterbrücken individuell steuern zu können.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energieerzeugungsanlage mit mehreren Wechselrichtern bzw. einen Wechselrichter mit mehreren Wechselrichterbrücken und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Energieerzeugungsanlage bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Wechselrichter aufzuzeigen, mit denen eine Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise der Energieerzeugungsanlage bzw. des Wechselrichters ermöglicht wird, ohne dass eine separate Vorladeeinrichtung für jeden Gleichspannungs- zwischenkreis vorgesehen oder Trenneinrichtungen zwischen den Gleichspannungs- zwischenkreisen angeordnet werden müssen.

LOSUNG

Die Aufgabe wird durch eine Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen des Patent- anspruchs 1 , einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Anspruchs 7, ein Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Energieerzeugungsanlage umfasst einen ersten Wechselrichter mit einem ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenneinrichtung anschließbar ist, und mindestens einen zweiten Wechselrichter mit einem zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenneinrichtung anschließbar ist. Dabei sind die Wechselrichter wechselspannungsseitig parallel geschaltet und die Energieerzeugungsanlage umfasst eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise, wobei die Vorladeeinrichtung gleichspannungsseitig an den ersten Wechselrichter angeschlossen ist, um den ersten Gleichspannungszwischenkreis aufzuladen, wenn die Gleichstromquellen mittels der Trenneinrichtungen von den Wechselrichtern getrennt sind. In einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage ist der erste Wechselrichter dazu eingerichtet, wechselspannungsseitig eine aus dem ersten Gleichspannungszwischenkreis erzeugte Gleichspannung bereitzustellen, wobei der zweite Wechselrichter dazu eingerichtet ist, den zweiten Gleichspannungszwischenkreis mittels der über die wechselspannungsseitig am zweiten Wechselrichter anliegende Gleichspannung aufzuladen.

Die erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage kann im Falle des Ausfalls eines Wechsel- spannungsnetzes gestartet werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, indem sie derart eingerichtet ist, dass mittels nur einer Vorladeeinrichtung eine Aufladung aller Gleichspannungszwischenkreise der Energieerzeugungsanlage möglich ist. Dadurch können Kosteneinsparungen erzielt werden, indem auf weitere Vorlade- einrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen verzichtet werden kann.

Die Wechselrichter können gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichtern abgewandten Seite der Trenneinrichtungen parallel geschaltet sein, wobei die Parallelschaltung insbesondere derart realisiert sein kann, dass die Energieerzeugungsanlage einen Gleichstrombus aufweist, an den die externe Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator und/oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, angeschlossen ist, und dass die Wechselrichter gleichspannungsseitig mit dem Gleichstrombus verbunden sind. Dadurch ist die externe Gleichstromquelle über die Trenneinrichtungen an die Wechselrichter anschließbar und kann die Wechselrichter mit umzuwandelnder elektrischer Leistung versorgen.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Energieerzeugungsanlage erste und zweite Gleichstromquellen umfassen, wobei der erste Wechselrichter mit der ersten Gleichstromquelle und der zweite Wechselrichter mit der zweiten Gleichstromquelle verbunden ist. Die erste und die zweite Gleichstromquelle können dabei grundsätzlich unabhängig voneinander betrieben werden.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage kann ein weiterer Generator und/oder ein weiterer Energiespeicher an die Vorladeeinrichtung angeschlossen sein, so dass die Vorladeeinrichtung dazu eingerichtet sein kann, dem weiteren Generator und/oder dem weiteren Energiespeicher über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Dadurch kann die Vorladeeinrichtung unabhängig vom konkreten Zustand der Gleichstromquellen bzw. des externen Generators oder Energiespeichers der Energieerzeugungsanlage mit einer für die Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise benötigten elektrischen Leistung versorgt werden.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Vorladeeinrichtung an den Gleichstrombus angeschlossen und dazu eingerichtet sein, aus dem Gleichstrombus über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Die weitere Trenneinrichtung kann dabei nach Bedarf zwischen Gleichstrombus und Vorladeeinrichtung oder auch zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein. Durch die Verwendung des Gleichstrom- busses als gemeinsame Quelle für die Vorladeeinrichtung und die Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage wird der Aufbau der Energieerzeugungsanlage weiter vereinfacht.

Ein Wechselrichter umfasst eine erste Wechselrichterbrücke, einen der ersten Wechselrichterbrücke zugeordneten ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenn- einrichtung anschließbar ist, mindestens eine zweite Wechselrichterbrücke, und einen der zweiten Wechselrichterbrücke zugeordneten zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenn- einrichtung anschließbar ist. Dabei sind die Wechselrichterbrücken wechselspannungsseitig parallel geschaltet und der Wechselrichter umfasst eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise, wobei die Vorladeeinrichtung gleichspannungsseitig mit dem ersten Gleichspannungszwischenkreis der ersten Wechselrichterbrücke verbunden ist, um den ersten Gleichspannungszwischenkreis aufzuladen, wenn die Gleichstromquellen mittels der Trenneinrichtungen von den Wechselrichterbrücken getrennt sind. Ein erfindungs- gemäßer Wechselrichter ist dazu eingerichtet, wechselspannungsseitig mittels der ersten Wechselrichterbrücke eine aus dem ersten Gleichspannungszwischenkreis erzeugte Gleichspannung bereitzustellen und den zweiten Gleichspannungszwischenkreis mittels der über die wechselspannungsseitig an der zweiten Wechselrichterbrücke anliegenden Gleichspannung aufzuladen.

Obwohl der erfindungsgemäße Wechselrichter mehrere Gleichspannungszwischenkreise umfasst, ist es somit möglich, die Gleichspannungszwischenkreise des Wechselrichters mittels nur einer Vorladeeinrichtung aufzuladen, und auf weitere Vorladeeinrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen kann verzichtet werden. Dies ermöglicht einen kostengünstigen Aufbau des erfindungsgemäßen Wechselrichters. Die Wechselrichterbrücken des erfindungsgemäßen Wechselrichters können gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichterbrücken abgewandten Seite der Trenneinrichtungen parallel geschaltet sein, wobei die Parallelschaltung insbesondere derart realisiert sein kann, dass der Wechselrichter einen Gleichstrombus aufweist, an den die externe Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator und/oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, angeschlossen ist, und dass die Wechselrichterbrücken gleichspannungsseitig mit dem Gleichstrombus verbunden sind. Damit ist die externe Gleichstromquelle über die Trenneinrichtungen an die Wechselrichterbrücken anschließbar und kann die Wechselrichterbrücken mit elektrischer Leistung versorgen.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Wechselrichter derart eingerichtet ist, dass die erste Gleichstromquelle mit der ersten Wechselrichterbrücke und die zweite Gleichstrom- quelle mit der zweiten Wechselrichterbrücke verbindbar ist. Die erste und die zweite Gleichstromquelle können dadurch grundsätzlich unabhängig voneinander betrieben werden.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wechselrichters kann die Vorlade- einrichtung mit einem weiteren Generator und/oder einem weiteren Energiespeicher verbunden und dazu eingerichtet sein, aus dem weiteren Generator und/oder dem weiteren Energiespeicher über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Dadurch kann die Vorladeeinrichtung unabhängig vom konkreten Zustand der Gleichstromquellen bzw. des externen Generators oder Energiespeichers mit einer für die Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise benötigten elektrischen Leistung versorgt werden.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Vorladeeinrichtung an den Gleichstrombus angeschlossen und dazu eingerichtet sein, aus dem Gleichstrombus über eine weitere Trenneinrichtung elektrische Leistung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise zu entnehmen. Die weitere Trenneinrichtung kann dabei nach Bedarf zwischen Gleichstrombus und Vorladeeinrichtung oder auch zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein. Durch die Verwendung des Gleichstrom- busses als gemeinsame Quelle für die Vorladeeinrichtung und die Wechselrichterbrücken des Wechselrichters wird der Aufbau des Wechselrichters weiter vereinfacht. Diese Möglichkeit der Vorladung ergibt sich auch, wenn die Vorladeeinrichtung an die erste Gleichstromquelle statt an den Gleichstrombus angeschlossen ist.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren für die Energieerzeugungsanlage, die einen ersten Wechselrichter mit einem ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenneinrichtung anschließbar ist, und mindestens einen zweiten Wechselrichter mit einem zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenneinrichtung anschließbar ist, umfasst, und bei der die Wechselrichter wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungszwischenkreis auf eine Spannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs aufgeladen wird, dass Schalter des ersten Wechselrichters eingeschaltet werden, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungs- zwischenkreises wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter anliegt und der zweite Gleichspannungszwischenkreis über die wechselspannungsseitige Parallelschaltung und den zweiten Wechselrichter vorgeladen wird, und dass die erste und die zweite Gleichstrom- quelle bzw. die externe Gleichstromquelle mit den vorgeladenen Gleichspannungs- zwischenkreisen sowie die Energieerzeugungsanlage mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden, wenn die Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen abweichen.

Mittels dieses Verfahrens kann eine entsprechende Energieerzeugungsanlage insbesondere im Falle des Ausfalls eines Wechselspannungsnetzes gestartet werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, indem die Gleichspannungs- zwischenkreise der Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage mittels nur einer Vorlade- einrichtung aufgeladen werden. Dadurch können Kosteneinsparungen erzielt werden, indem auf weitere Vorladeeinrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen verzichtet werden kann.

Das Einschalten der Schalter des ersten Wechselrichters kann zeitlich vor oder auch nach dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises erfolgen. Insbesondere wenn die Schalter erst nach dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreis geöffnet werden, ist eine geringere momentane elektrische Leistung zur Aufladung der Gleichspannungszwischenkreise notwendig, da nur eine Teilmenge der Gleichspannungszwischenkreise gleichzeitig aufgeladen wird. Andererseits ist eine schneller Aufladung und damit ein kürzerer Startvorgang möglich, wenn die Schalter schon vor dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises eingeschaltet werden, und eine Regelung des Startvorgangs ist vereinfacht, da der Startvorgang insgesamt weniger Teilschritte umfasst.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Energieerzeugungs- anlage eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise umfassen und die Vorladeeinrichtung zum Aufladen des ersten Gleichspannungs- zwischenkreises eine Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis hersteilen. Diese Verbindung kann durch die Vorladeeinrichtung selbst hergestellt werden, beispielsweise indem die Vorladeeinrichtung eine entsprechende Trenneinrichtung umfasst. Alternativ kann die Vorladeeinrichtung oder eine Steuereinrichtung eine Trenneinrichtung ansteuern, die zwischen der Spannungsquelle und der Vorladeeinrichtung oder zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein kann.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können vor dem Verbinden der Energieerzeugungsanlage mit dem Wechselspannungsnetz die Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis durch die Vorladeeinrichtung getrennt und die Schalter des ersten Wechselrichters ausgeschaltet werden. Dadurch wird vermieden, dass elektrische Leistung aus der Spannungsquelle über die Vorladeeinrichtung und den ersten Wechselrichter ins Wechselspannungsnetz gelangt oder umgekehrt.

Als Spannungsquelle für die Vorladeeinrichtung kann eine der Gleichstromquellen verwendet werden. Darüber hinaus können die Wechselrichter gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichtern abgewandten Seite der Trenneinrichtungen mit einem Gleichstrombus verbunden sein und der Gleichstrombus von der externen Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, mit elektrischer Leistung versorgt werden. Dadurch sind die auf der den Wechselrichtern abgewandten Seite an den Trenneinrichtungen anliegenden Spannungen im Wesentlichen identisch zueinander und durch die von der externen Gleichspannungsquelle an den Gleichstrombus angelegte Spannung vorgegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass der vorgegebenen Spannungsbereich für die aufgeladenen Gleichspannungszwischenkreise Spannungen umfasst, die maximal 10 Prozent, bevorzugt maximal 5 Prozent von einer mittleren oder momentanen Leerlaufspannung der Gleichstromquellen abweichen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass beim Verbinden der Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen entstehende Ausgleichsströme ausreichend begrenzt sind und keine Fehlauslösungen von Sicherungen sowie keine Schäden an der Energieerzeugungsanlage verursachen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters, der eine erste Wechselrichterbrücke und einen der ersten Wechselrichterbrücke zugeordneten ersten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine erste Gleichstromquelle oder eine externe Gleichstromquelle über eine erste Trenneinrichtung anschließbar ist, sowie mindestens eine zweite Wechselrichterbrücke und einen der zweiten Wechselrichterbrücke zugeordneten zweiten Gleichspannungszwischenkreis, an den eine zweite Gleichstromquelle oder die externe Gleichstromquelle über eine zweite Trenneinrichtung anschließbar ist, umfasst, wobei die Wechselrichterbrücken wechselspannungsseitig parallel geschaltet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichspannungszwischenkreis auf eine Spannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs aufgeladen wird, dass Schalter der ersten Wechselrichterbrücke eingeschaltet werden, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises wechselspannungsseitig an der ersten Wechselrichter- brücke anliegt und der zweite Gleichspannungszwischenkreis über die wechselspannungs- seitige Parallelschaltung und die zweite Wechselrichterbrücke vorgeladen wird, und dass die erste und die zweite Gleichstromquelle bzw, die externe Gleichstromquelle mit den vorgeladenen Gleichspannungszwischenkreisen sowie der Wechselrichter mit dem Wechsel- spannungsnetz verbunden werden, wenn die Spannungen der Gleichspannungs- zwischenkreise weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen abweichen.

Mittels dieses Verfahrens kann ein entsprechender Wechselrichter, insbesondere im Falle des Ausfalls eines Wechselspannungsnetzes, gestartet werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, indem die den einzelnen Wechselrichterbrücken zugeordneten Gleichspannungszwischenkreise mittels nur einer Vorladeeinrichtung aufgeladen werden, selbst wenn der Wechselrichter mehrere an sich unabhängig voneinander verwendete Gleichspannungszwischenkreise umfasst. Dadurch kann auf weitere Vorladeeinrichtungen für die einzelnen Gleichspannungszwischenkreise oder Trenneinrichtungen zwischen den einzelnen Gleichspannungszwischenkreisen verzichtet werden, so dass erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden können.

Das Einschalten der Schalter der ersten Wechselrichterbrücke kann wiederum zeitlich vor oder auch nach dem Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises erfolgen, wodurch eine geringere momentane elektrische Leistung zur Aufladung der Gleichspannungszwischenkreise notwendig ist bzw. der Startvorgang verkürzt und vereinfacht wird. Dabei kann der Wechselrichter eine Vorladeeinrichtung zur Vorladung der Gleichspannungszwischenkreise umfassen und die Vorladeeinrichtung zum Aufladen des ersten Gleichspannungszwischenkreises eine Verbindung zwischen einer Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis hersteilen. Dazu kann die Vorladeeinrichtung eine entsprechende Trenneinrichtung umfassen, oder die Vorladeeinrichtung oder eine Steuereinrichtung kann eine entsprechende Trenneinrichtung ansteuern, die zwischen der Spannungsquelle und der Vorladeeinrichtung oder zwischen der Vorladeeinrichtung und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis angeordnet sein kann. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können vor dem Verbinden des Wechselrichters mit dem Wechselspannungsnetz die Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis durch die Vorladeeinrichtung getrennt und die Schalter der ersten Wechselrichterbrücke ausgeschaltet werden. Dadurch wird vermieden, dass elektrische Leistung aus der Spannungsquelle über die Vorladeeinrichtung und die erste Wechselrichterbrücke ins Wechselspannungsnetz gelangt oder umgekehrt.

Als Spannungsquelle für die Vorladeeinrichtung kann eine der Gleichstromquellen verwendet werden. Darüber hinaus können die Wechselrichterbrücken gleichspannungsseitig auf der den Wechselrichterbrücken abgewandten Seite der Trenneinrichtungen mit einem gemeinsamen Gleichstrombus verbunden sein und der Gleichstrombus von der externen Gleichstromquelle, die insbesondere mindestens einen externen Generator oder mindestens einen externen Energiespeicher umfasst, mit elektrischer Leistung versorgt werden. Dadurch sind die auf der den Wechselrichterbrücken abgewandten Seite an den Trenneinrichtungen anliegenden Spannungen im Wesentlichen identisch zueinander und gleich der durch die externe Gleichstromquelle an den Gleichstrombus angelegte Spannung vorgegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass der vorgegebenen Spannungsbereich für die aufgeladenen Gleichspannungszwischenkreise Spannungen umfasst, die maximal 10 Prozent, bevorzugt maximal 5 Prozent von einer mittleren oder momentanen Leerlaufspannung der Gleichstromquellen abweichen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass beim Verbinden der Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen entstehende Ausgleichsströme ausreichend begrenzt sind und keine Fehlauslösungen von Sicherungen sowie keine Schäden an der Energieerzeugungsanlage verursachen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Energieerzeugungsanlage;

.Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Wechselrichter,

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Energieerzeugungsanlage, und

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters.

FIGURENBESCHREIBUNG Fig. 1 zeigt eine Energieerzeugungsanlage 1. Die Energieerzeugungsanlage 1 umfasst Gleichstromquellen 10a, 10b, die beispielsweise Photovoltaikgeneratoren oder Energie- speicher, insbesondere wiederaufladbare Batterien umfassen können. Die Gleichstrom- quellen 10a, 10b sind über Trenneinrichtungen 1 1a, 11 b, insbesondere über automatisch betätigbare, d.h. fernbedienbare Lasttrennschalter, die einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein können, mit Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b verbunden. Die

Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b sind Wechselrichtern 13a, 13b zugeordnet, wobei die Wechselrichter 13a, 13b mit den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b und ggf. mit den Trenneinrichtungen 1 1a, 1 1 b jeweils eine bauliche Einheit bilden können. Die Wechsel- richter 13a, 13b weisen Wechselrichterbrücken auf, die insbesondere Halbleiterschalter umfassen und einphasig oder mehrphasig aufgebaut sein können. Die Wechselrichter 13a, 13b sind wechselspannungsseitig über einen Verknüpfungspunkt 14 mit einem Wechsel- spannungsnetz 15 verbunden. Der Verknüpfungspunkt 14 kann eine einfache elektrische Parallelschaltung der Wechselrichter 13a, 13b und/oder eine weitere Spannungswandlung, insbesondere einen Transformator umfassen, wobei ein Transformator besonders geeignet ist, wenn eine galvanische Trennung zwischen den Wechselrichtern 13a, 13b und dem Wechselspannungsnetz 15 gewünscht ist und/oder das Wechselspannungsnetz 15 beispielsweise ein Mittelspannungsnetz ist und somit ein höheres Spannungsniveau als eine herkömmliche Ausgangsspannung der Wechselrichter 13a, 13b aufweist. Zusätzlich kann der Verknüpfungspunkt 14 oder eine davor oder dahinter angeordnete zusätzliche Vorrichtung eine weitere Trenneinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, die Wechselrichter 13a, 13b bzw. die Energieerzeugungsanlage 1 insgesamt vom

Wechselspannungsnetz 15 zu trennen.

Die Energieerzeugungsanlage 1 umfasst eine Vorladeschaltung 16, die gleichspannungs- seitig mit dem Gleichspannungszwischenkreis 12a des ersten Wechselrichter 13a verbunden ist. Die Vorladeschaltung 16 wird von einer hier nicht näher dargestellte Spannungsquelle versorgt, die insbesondere einen intern in der Vorladeschaltung 16 angeordneten oder extern mit der Vorladeschaltung 16 verbundenen Energiespeicher umfassen kann, wobei ein solcher Energiespeicher insbesondere aus dem Wechselspannungsnetz oder aus einer der Gleichstromquellen 10a, 10b aufgeladen bzw. mit einer Erhaltungsladung versorgt werden kann. Alternativ kann die Vorladeschaltung 16 direkt mit einer der Gleichstromquellen 10a, 10b verbunden sein.

Die Vorladeschaltung 16 ist dazu eingerichtet, zunächst den ersten Gleichspannungs- zwischenkreis 12a aufzuladen, indem durch die Vorladeschaltung 16, insbesondere über entsprechende Schaltelemente, eine Verbindung zwischen einer Spannungsquelle, insbesondere einem oben genannten Energiespeicher oder einer der Gleichstromquellen 10a, 10b, und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a hergestellt wird. Der über eine solche Verbindung fließende Strom kann dabei durch Widerstände begrenzt werden, die in der Vorladeschaltung insbesondere in Reihe mit der Verbindung zwischen der Spannungsquelle und dem Gleichspannungszwischenkreis 12a geschaltet werden können.

Die Vorladeschaltung kann weitere Messmittel, insbesondere zur Erfassung von Spannungen der verwendeten Spannungsquelle, der Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b und der Gleichstromquelle 10a, sowie Steuerungs- und/oder Kommunikations- Vorrichtungen umfassen, die beispielsweise zum Empfang eines Startbefehls zur Initiierung eines Vorladevorgangs sowie zur Rückmeldung des Fortschritts und Abschlusses des Vorladevorgangs dienen können. Ein Vorladevorgang wird dabei üblicherweise initiiert, wenn die Trenneinrichtungen 11 a, 1 1 b geöffnet sind, d.h. wenn die Gleichstromquellen 10a, 10b nicht mit den Wechselrichtern 13a, 13b verbunden sind, und die Gleichspannungs- zwischenkreise 12a, 12b Spannungen aufweisen, die deutlich geringer als die Spannungen der entsprechenden Gleichstromquellen 10a, 10b sind.

Darüber hinaus kann es Situationen geben, in denen das Wechselspannungsnetz 15 nicht mit der Energieerzeugungsanlage 1 verbunden ist bzw. verbunden werden kann, und/oder das Wechselspannungsnetz 15 kann ausgefallen sein. In letzterem Fall kann es sehr hilfreich sein, die Energieerzeugungsanlage 1 geeignet zu aktivieren, mit dem Wechsel- spannungsnetz 15 zu verbinden und elektrische Leistung einzuspeisen, die den Gleichstrom- quelle 10a, 10b entnommen und über die Wechselrichter 13a, 13b und den

Verknüpfungspunkt 14 in einen geeigneten Wechselstrom zur Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 gewandelt wurde. Mit einer derart eingespeisten elektrischen Leistung kann ein ausgefallenes Wechselspannungsnetz 15 wieder in Betrieb genommen werden (sogenannter„Schwarzstart“).

Der erste Wechselrichter 13a kann dazu eingerichtet sein, dass die Wechselrichterbrücke des ersten Wechselrichters 13a während eines Vorladevorgangs derart geschaltet wird, dass die Gleichspannung des ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a wechselspannungsseitig am Wechselrichter 13a und damit am Verknüpfungspunkt 14 und wechselspannungsseitig an den zweiten Wechselrichtern 13b anliegt. Die zweiten Wechselrichter 13b können dazu eingerichtet sein, eine wechselspannungsseitig anliegende Gleichspannung auf die zweiten Gleichspannungszwischenkreise 12b zu übertragen, beispielsweise indem Freilauf- oder Bypassdioden, die in bekannten Wechselrichterbrücken regelmäßig parallel zu den Halbleiterschaltern der Wechselrichterbrücke angeordnet sind, leitend werden, oder indem die Halbleiterschalter der Wechselrichterbrücke in einen entsprechenden Schaltzustand geschaltet werden. Die Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 kann also dazu eingerichtet sein, während eines Vorladevorgangs eine Leistungsfluss zu ermöglichen, der von einer der Vorlade- schaltung 16 zugeordneten Spannungsquelle über die Vorladeschaltung 16 in den ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a und von dort weiter über die entsprechend geschaltete Wechselrichterbrücke des ersten Wechselrichter 13a, den Verknüpfungspunkt 14 und die Wechselrichterbrücke des zweiten Wechselrichters 13b in den zweiten Gleichspannungszwischenkreis 12b führt. Damit können alle Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b mittels einer einzigen Vorladeschaltung 16 aufgeladen werden, wobei die Vorladeschaltung 16 von dem ersten Wechselrichter 13a getrennt werden kann, sobald die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b Spannungen aufweisen, die in etwa den Spannungen der Gleichstromquellen 10b entsprechen. Sodann können die Trenneinrichtungen 1 1a, 1 1 b geschlossen und damit die Gleichstromquellen 10a, 10b mit den Wechselrichtern 13a, 13b verbunden werden, ohne dass gefährliche Ausgleichsströme zwischen den Gleichstromquellen 10a, 10b und den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b fließen. Mittels der Verbindung der

Gleichstromquellen 10a, 10b mit den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b steht den Wechselrichtern 13a, 13b sodann die elektrische Leistung der Gleichstromquellen 10a, 10b zur Umwandlung und Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 zur Verfügung.

Fig. 2 zeigt einen Wechselrichter 2. Der Wechselrichter 2 ist über einen Gleichstrom- anschluss 20a mit einer Gleichstromquelle 20 verbunden, die beispielsweise einen Photo- voltaikgenerator oder einen Energiespeicher, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie umfassen kann. Die Gleichstromquelle 20 ist mit einem Gleichstrombus 20b verbunden. Über Trenneinrichtungen 1 1a, 11 b, insbesondere über automatisch betätigbare, d.h. fern- bedienbare Lasttrennschalter, die einpolig oder mehrpolig ausgeführt sein können, sind Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b mit dem Gleichstrombus 20b verbunden. Alternativ können die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b auch direkt mit der Gleichstromquelle 20 oder analog zu Fig. 1 jeweils individuell mit einer von mehreren Gleichstromquellen 10a, 10b verbunden sein, so dass ein epliziter Gleichstrombus 20b nicht zwingend vorhanden sein muss.

Die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b sind Wechselrichterbrücken 23a, 23b zugeordnet, wobei die Wechselrichterbrücken 23a, 23b und die Gleichspannungs- zwischenkreise 12a, 12b sowie die Trenneinrichtungen 1 1a, 1 1 b und ggf. der Gleichstrom- bus 20b insgesamt eine bauliche Einheit bilden können. Die Wechselrichterbrücken 23a, 23b können insbesondere Halbleiterschalter umfassen und einphasig oder mehrphasig aufgebaut sein. Wechselspannungsseitig sind die Wechselrichterbrücken 23a, 23b über einen Verknüpfungspunkt 14 mit einem Wechselspannungsnetz 15 verbunden. Der Verknüpfungs- punkt 14 kann eine einfache elektrische Parallelschaltung der Wechselrichterbrücken 23a, 23b und/oder eine weitere Spannungswandlung, insbesondere einen Transformator umfassen, wobei ein Transformator besonderes geeignet ist, wenn eine galvanische Trennung zwischen dem Wechselrichter 2 und dem Wechselspannungsnetz 15 gewünscht ist und/oder das Wechselspannungsnetz 15 beispielsweise ein Mittelspannungsnetz ist und somit ein höheres Spannungsniveau als eine Ausgangsspannung der Wechselrichterbrücken 23a, 23b aufweist. Zusätzlich kann der Verknüpfungspunkt 14 oder eine davor oder dahinter angeordnete zusätzliche Vorrichtung eine weitere Trenneinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet sein kann, die Wechselrichterbrücken 23a, 23b bzw. den Wechselrichter 2 insgesamt vom Wechselspannungsnetz 15 zu trennen.

Der Wechselrichter 2 umfasst eine Vorladeschaltung 16, die gleichspannungsseitig mit dem Gleichspannungszwischenkreis 12a der ersten Wechselrichterbrücke 23a verbunden ist. Die Vorladeschaltung 16 ist mit dem Gleichstrombus 20b verbunden und dazu eingerichtet, zunächst den ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a aufzuladen, indem durch die Vorladeschaltung 16, insbesondere über entsprechende Schaltelemente und ggf. den Gleichstrombus 20b, eine Verbindung zwischen der Gleichstromquelle 20 und dem ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a hergestellt wird. Der über eine solche Verbindung fließende Strom kann dabei durch Widerstände begrenzt werden, die in der Vorlade- schaltung in Reihe mit der Verbindung zwischen der Gleichstromquelle 20 und dem Gleichspannungszwischenkreis 12a geschaltet werden können.

Die Vorladeschaltung kann weitere Messmittel, insbesondere zur Erfassung von Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b sowie der Gleichstromquelle 20, sowie Steuerungs- und/oder Kommunikationsvorrichtungen umfassen, die beispielsweise zum Empfang eines Startbefehls zur Initiierung eines Vorladevorgangs sowie zur Rückmeldung des Fortschrittes und Abschlusses des Vorladevorgangs dienen können. Ein Vorladevorgang wird dabei üblicherweise initiiert, wenn die Trenneinrichtungen 11a, 11 b geöffnet sind, d.h. wenn die Wechselrichterbrücken 23a, 23b nicht mit dem Gleichstrombus 20b bzw. der Gleichstromquelle 20 verbunden sind und die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b daher Spannungen aufweisen, die deutlich geringer als die Spannung der Gleichstromquelle 20 sind.

Darüber hinaus kann es Situationen geben, in denen das Wechselspannungsnetz 15 nicht mit dem Wechselrichter 2 verbunden ist bzw. verbunden werden kann, und/oder das Wechselspannungsnetz 15 kann ausgefallen sein. In letzterem Fall kann es sehr hilfreich sein, den Wechselrichter 2 geeignet zu aktivieren, mit dem Wechselspannungsnetz 15 zu verbinden und elektrische Leistung einzuspeisen, die der Gleichstromquelle 20 entnommen und über die Wechselrichterbrücken 23a, 23b und den Verknüpfungspunkt 14 in einen geeigneten Wechselstrom zur Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 gewandelt wurde. Mit einer derart eingespeisten elektrischen Leistung kann ein ausgefallenes Wechselspannungsnetz 15 zumindest teilweise wieder in Betrieb genommen werden (sogenannter„Schwarzstart“).

Die erste Wechselrichterbrücke 23a kann dazu eingerichtet sein, dass die Halbleiterschalter der ersten Wechselrichterbrücke 23a während eines Vorladevorgangs derart geschaltet werden, dass die Gleichspannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises 12a wechselspannungsseitig an der ersten Wechselrichterbrücke 23a und damit am Verknüpfungspunkt 14 und wechselspannungsseitig an den zweiten Wechselrichterbrücken 23b anliegt. Die zweiten Wechselrichterbrücken 23b können dazu eingerichtet sein, eine wechselspannungsseitig anliegende Gleichspannung auf die zweiten Gleichspannungs- zwischenkreise 12b zu übertragen, beispielsweise indem Freilauf- oder Bypassdioden, die in bekannten Wechselrichterbrücken regelmäßig parallel zu den Halbleiterschaltern der Wechselrichterbrücke angeordnet sind, leitend werden, oder indem die Halbleiterschalter der Wechselrichterbrücke 23a in einen entsprechenden Schaltzustand geschaltet werden.

Der Wechselrichter 2 gemäß Fig. 2 kann also dazu eingerichtet sein, während eines Vorlade- vorgangs eine Leistungsfluss zu ermöglichen, der von der Gleichstromquelle 20 über die Vorladeschaltung 16 in den ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a und von dort weiter über die entsprechend geschaltete erste Wechselrichterbrücke 23a, den Verknüpfungspunkt 14 und die zweiten Wechselrichterbrücken 13b in die zweiten Gleichspannungs- zwischenkreis 12b führt. Damit können alle Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b mittels einer einzigen Vorladeschaltung 16 aufgeladen werden, wobei die Vorladeschaltung 16 von dem ersten Gleichspannungszwischenkreis 12a der ersten Wechselrichterbrücke 23a getrennt werden kann, sobald die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b Spannungen aufweisen, die in etwa der Spannung am Gleichstrombus 20b und damit der Spannung an der Gleichstromquelle 20 entsprechen. Sodann können die Trenneinrichtungen 11 a, 11 b geschlossen und damit die Gleichstromquellen 10a. 10b mit den Wechselrichterbrücken 23a, 23b verbunden werden, ohne dass gefährliche Ausgleichsströme von der Gleichstromquelle 20 in die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b fließen. Mittels der Verbindung der Gleichstromquellen 10a, 10b mit den Gleichspannungszwischenkreisen 12a, 12b steht den Wechselrichterbrücken 23a, 23b sodann die elektrische Leistung der Gleichstromquellen 10a, 10b zur Umwandlung und Einspeisung in das Wechselspannungsnetz 15 zur Verfügung.

Es versteht sich, dass die Figuren 1 und 2 insofern komplementär sind, als einzelne Elemente der Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 im Wechselrichter 2 gemäß Fig. 2 verwendet werden können und umgekehrt. Insbesondere kann die Energieerzeugungs- anlage 1 einen Gleichstrombus 20b und eine daran angeschlossene externe Gleichstrom- quelle 20 aufweisen, so dass die Gleichstromquellen 10a, 10b gemäß Fig. 1 durch die externe Gleichstromquelle 20 ersetzt werden kann. Umgekehrt können die Gleichspannungszwischenkreise 12a, 12b des Wechselrichters 2 gemäß Fig. 2 über die Trenneinrichtungen 11 a, 11 b direkt mit Gleichstromquellen 10a, 10b statt mit Abgriffen an den Gleichstrombus 20b verbunden werden. Auch kann die Vorladeeinrichtung 16 in der Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 mit dem ggf. vorhandenen Gleichstrombus 20b verbunden werden, oder umgekehrt die Vorladeeinrichtung 16 im Wechselrichter 2 gemäß Fig. 2 aus einer separaten Spannungsquelle statt mit aus dem Gleichstrombus 20b versorgt werden.

Darüber hinaus können sowohl die Energieerzeugungsanlage 1 als auch der Wechselrichter 2 eine nicht dargestellte Steuereinrichtung umfassen, die mit der Vorladeeinrichtung 16, den Trenneinrichtungen 1 1a, 11 b und/oder den Wechselrichtern 13a, 13b bzw. den

Wechselrichterbrücken 23a, 23b verbunden sein kann. Eine derartige Steuereinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Ausführung von Schritten der im Folgenden näher erläuterten Verfahren zu steuern.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Energieerzeugungsanlage, beispielsweise einer Energieerzeugungsanlage 1 gemäß Fig. 1 mit Wechselrichtern zur Umwandlung elektrischer Leistung aus Gleichstromquellen und Einspeisung der umgewandelten elektrischen Leistung in ein Wechselspannungsnetz. In Schritt S1 ist die Energieerzeugungsanlage nicht mit dem Wechselspannungsnetz verbunden und die Gleichstromquellen sind nicht mit den Wechselrichtern der Energie- erzeugungsanlage verbunden. Eine solche Situation kann insbesondere eintreten, wenn ein Fehlerzustand im Wechselspannungsnetz vorliegt, d.h. wenn das Wechselspannungsnetz ausgefallen ist. Zum Starten der Energieerzeugungsanlage, insbesondere zum Vorladen der Zwischenkreise der Wechselrichter, kann somit keine elektrische Leistung aus dem Wechselspannungsnetz bezogen werden.

In Schritt S2 wird der erste Gleichspannungszwischenkreis eines ersten Wechselrichters aufgeladen. Dazu entnimmt eine Vorladeeinrichtung einem daran angeschlossenen Energie- speicher oder Generator eine elektrische Leistung und führt diese dem ersten Gleichspannungszwischenkreis zu, so dass der erste Gleichspannungszwischenkreis auf eine Spannung vorgeladen wird, die innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt. Insbesondere wenn die Vorladeeinrichtung die elektrische Leistung der an den ersten Gleichspannungszwischenkreis anschließbaren Gleichstromquelle entnimmt, bietet es sich an, den ersten Gleichspannungszwischenkreis in Schritt S2 auf eine Spannung vorzuladen, die in etwa der Spannung an den ersten Gleichspannungszwischenkreis anzuschließenden Gleichstromquelle entspricht. Wenn es sich bei dieser Gleichstromquelle um eine Batterie handelt und die Spannungen an dieser Batterie im Bereich einiger zehn bis wenige Hundert Volt liegen, sollte der erste Gleichspannungszwischenkreis in Schritt S2 auf eine Spannung vorgeladen werden, die maximal einige Volt bis wenige zehn Volt von der Batteriespannung abweicht.

In Schritt S3 werden Schalter der Wechselrichterbrücke des ersten Wechselrichters eingeschaltet, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter anliegt. Da es sich um eine Gleich- spannung handelt, ist es nicht notwendig, jedoch auch nicht ausgeschlossen, dass die Schalter des ersten Wechselrichters getaktet angesteuert werden; ein einfaches Einschalten einzelner Schalter genügt prinzipiell, um wechselspannungsseitig am ersten Wechselrichter eine geeignete Gleichspannung anzulegen. Über eine wechselspannungsseitige Parallel schaltung des ersten mit einem zweiten Wechselrichter der Energieerzeugungsanlage liegt die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreis auch wechselspannungsseitig am zweiten Wechselrichter an und kann in Schritt S4 über die Wechselrichterbrücke des zweiten Wechselrichters auf den zweiten Gleichspannungszwischenkreis des zweiten Wechsel- richters übertragen werden, insbesondere indem in Schritt S4 elektrische Leistung von der Vorladeeinrichtung bzw. dem ersten Gleichspannungszwischenkreis über den ersten Wechselrichter und in Gegenrichtung über den zweiten Wechselrichter in den zweiten Gleichspannungszwischenkreis fließt. Dazu ist es in der Regel nicht notwendig, Schalter des zweiten Wechselrichters anzusteuern, insbesondere wenn parallel zu den Schaltern einer Wechselrichterbrücke des zweiten Wechselrichter Bypassdioden angeordnet sind.

Der zweite Gleichspannungszwischenkreis wird somit auf eine Spannung vorgeladen, die im Wesentlichen der Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreis entspricht. Dabei ist die Reihenfolge der Schritte S2 bis S4 nicht zwingend vorgegeben; insbesondere kann abweichend zur Darstellung in Fig. 3 Schritt S3 vor Schritt S2 durchgeführt werden, so dass eine elektrische Leistung von der Vorladeeinrichtung gleichzeitig in den ersten Gleichspannungszwischenkreis und über den ersten und den zweiten Wechselrichter in den zweiten Gleichspannungszwischenkreis fließt, so dass die Gleichspannungszwischenkreise gleichzeitig vorgeladen werden.

Sobald die Spannungen der Spannungen der Gleichspannungszwischenkreise weniger als ein vorgegebener Wert von den Spannungen der jeweiligen Gleichstromquellen abweichen, wobei der vorgegeben Wert in der Größenordnung einiger Volt bis wenige zehn Volt liegen kann, können in Schritt S5 die Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen verbunden werden, insbesondere indem die entsprechenden Trenneinrichtungen zwischen den Gleichstromquellen und den Gleichspannungszwischenkreisen in einen leitenden Zustand geschaltet werden. Aufgrund der durch die Vorladung der Gleichspannungs- zwischenkreise weitgehend angeglichenen Spannung kommt es nur noch zu geringen Ausgleichsströmen, die insbesondere deutlich geringer sind als sie zwischen den Gleich- stromquellen und nicht vorgeladenen Gleichspannungszwischenkreisen auftreten würden. Sobald die Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreis verbunden sind und die Wechselrichter den Gleichstromquellen somit elektrische Leistung entnehmen können, kann die Energieerzeugungsanlage in Schritt S6 mit dem Wechselspannungsnetz verbunden werden und elektrische Leistung in das Wechselspannungsnetz einspeisen, wobei die Energieerzeugungsanlage insbesondere im Falle eines gestörten Wechselspannungsnetzes in der Lage ist, das Wechselspannungsnetz effektiv zu stützen oder sogar neu aufzubauen, insbesondere im konzertierten Verbund mit anderen Energieerzeugungsanlagen.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters 2 gemäß Fig. 2 ist in den Figuren nicht näher ausgeführt, kann jedoch völlig analog zu Fig. 3 in Schritte S1‘ bis S6‘ aufgeteilt werden, wobei in Schritt S1‘ der Wechselrichter vom Wechselspannungsnetz und den Gleichstromquellen getrennt ist, in Schritt S2‘ ein erster Gleichspannungszwischenkreis des Wechselrichter aufgeladen wird, insbesondere über eine Vorladeeinrichtung und insbesondere aus einer der an den Wechselrichter anzuschließenden Gleichstromquellen, in Schritt S3‘ Schalter einer ersten Wechselrichterbrücke des Wechselrichter eingeschaltet werden, so dass die Spannung des ersten Gleichspannungszwischenkreises wechselspannungsseitig an der ersten Wechselrichterbrücke anliegt, in Schritt S4‘ ein zweiter Gleichspannungszwischenkreis über die wechselspannungsseitige Parallelschaltung und die zweite Wechselrichterbrücke vorgeladen wird, in Schritt S5‘ die Gleichstromquellen mit den Gleichspannungszwischenkreisen und damit den Wechselrichterbrücken verbunden werden, und in Schritt S6‘ der Wechselrichter mit dem Wechselspannungsnetz zur

Einspeisung von aus den Gleichstromquellen entnommener und mittels der Wechselrichter- brücken umgewandelter elektrischer Leistung verbunden werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Energieerzeugungsanlage

2 Wechselrichter

10a, 10b Gleichstromquelle

11a, 11 b Trenneinrichtung

12a, 12b Gleichspannungszwischenkreis

13a, 13b Wechselrichter

14 Verknüpfungspunkt

15 Wechselspannungsnetz

16 Vorladeeinrichtung

20 Gleichstromquelle

20a Gleichstromanschluss

20b Gleichstrombus

23a, 23b Wechselrichterbrücke

S1-S6 Verfahrensschritte

sr-S6‘ Verfahrensschritte