Solarmodule geben Gleichstromleistung ab, die zusammengeführt, hochgesetzt, invertiert und anschließend an Verbraucher geliefert oder ins Netz eingespeist wird. Einstrahlung, Temperatur, Verschattung, Modulalterung und Laständerungen beeinflussen den Erzeugungsstrom. Stromsensoren und Stromwandler messen daher nicht nur Strom: Sie helfen, die Erzeugungseffizienz zu verbessern, die Systemsicherheit zu schützen, intelligenten Betrieb und Wartung zu unterstützen und eine genaue Messung zu ermöglichen.
PV-Arrays und Generatoranschlusskästen
Eine Photovoltaikanlage besteht in der Regel aus vielen in Reihe und parallel geschalteten Modulen. Der Ausgang jedes Strings kann durch Sonneneinstrahlung, Staub, Hotspots, lose Verkabelung, beschädigte Module und andere Standortbedingungen beeinflusst werden. Wenn nur der Gesamtstrom überwacht wird, lässt sich ein anormaler String unter Umständen nur schwer schnell erkennen.
Hall-Stromsensoren und Gleichstrom-Messumformer eignen sich für String-Überwachung und Abtastung in Generatoranschlusskästen. Sie messen Gleichstrom mit galvanischer Trennung und wandeln ihn in Spannungs-, Strom- oder Digitalsignale um, die von einem MCU, einer Erfassungskarte oder einem Überwachungssystem ausgelesen werden können.
HTS25wird häufig zur Überwachung des Stroms eines einzelnen PV-Strings verwendet. Als geschlossener Hall-Stromsensor misst er Gleich-, Wechsel-, Impuls- und Mischströme mit galvanischer Trennung, schneller Reaktion, geringer Temperaturdrift, kompakter Baugröße und komfortabler Leiterplattenmontage. In einem String oder in einer Abtastschaltung eines Generatoranschlusskastens installiert, kann er helfen, Verschattung, Unterbrechungen, Modulfehler oder schlechten Kontakt zu erkennen, wenn ein Kanal niedrig, null oder instabil wird.
MPPT-Regelung
Die Ausgangsleistung eines PV-Moduls ist nicht konstant. Sie ändert sich kontinuierlich mit Sonneneinstrahlung, Temperatur und Last. Damit das Modul nahe seinem maximalen Leistungspunkt arbeitet, führt ein Solarregler oder Wechselrichter MPPT aus, also Maximum Power Point Tracking.
MPPT stützt sich auf Echtzeitdaten zu Spannung und Strom auf der PV-Seite. Der Regler berechnet Leistungsänderungen und passt die Steuerstrategie des DC/DC-Wandlers oder Wechselrichters an, um die Energieumwandlungseffizienz zu verbessern. Genauigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit und Temperaturdrift des Stromsensors sind daher entscheidend. Ungenaue Stromdaten verschieben den berechneten Leistungspunkt vom tatsächlichen Arbeitspunkt weg, während eine langsame Reaktion schnelle Einstrahlungs- oder Laständerungen verfehlen kann.
Geschlossene Hall-Stromsensoren eignen sich gut für die PV-Eingangsseite von MPPT-Systemen, da sie Gleichstrommessung unterstützen und in Regelkreisen ein starkes dynamisches Ansprechverhalten bieten.HTS25kann als Eingangsstromsensor für kleinere dezentrale PV-Geräte dienen, währendHA55für größere DC-Zwischenkreise oder zentrale Eingangsschaltungen ausgewählt werden kann.
DC-Zwischenkreis und Überwachung der Gesamterzeugung
Neben der Überwachung jedes Strings muss ein PV-System auch den zusammengeführten Ausgangsstrom oder den DC-Eingangsstrom des Wechselrichters überwachen. Dieser Strom ist in der Regel größer und ist eine wichtige Eingangsgröße zur Berechnung von Gesamtleistung, Gesamterzeugung und Betriebszustand.
HKW22kann im PV-DC-Hauptstromkreis oder im zusammengeführten Ausgangspfad verwendet werden. Mit Bereichen wie 200 A, 300 A und 500 A kann er am DC-Zwischenkreis, am Ausgang des Generatoranschlusskastens oder auf der Eingangsseite des Wechselrichters installiert werden, um den Hauptkreisstrom zu erfassen.
Der Stromsensor selbst misst Strom. Die Gesamterzeugung muss aus Strom, Spannung und Zeit berechnet werden. In praktischen Systemen wirdHKW22mit Spannungsabtastmodulen, Datenerfassungseinheiten oder Energiemessmodulen verwendet. Das System erfasst DC-Spannung und Strom in Echtzeit, berechnet die Momentanleistung und integriert die Leistung über die Zeit, um die tägliche, monatliche und kumulierte Erzeugung zu erhalten.
AC-Ausgangsseite von Wechselrichtern
Der Wechselrichter wandelt Gleichstromleistung in Wechselstromleistung um. Die Strommessung auf der AC-Ausgangsseite wird für Ausgangsleistungsberechnung, Netzanschlussregelung, Überstromschutz, Leistungsfaktoranalyse, Oberschwingungsüberwachung und Rückspeiseschutz verwendet.
Stromwandler sind auf der AC-Ausgangsseite üblich. Im Vergleich zu Hall-Stromsensoren werden Stromwandler hauptsächlich für Wechselstrommessungen eingesetzt. Sie sind ausgereift, kosteneffizient, einfach zu installieren und eignen sich für Energiemessung und Langzeitüberwachung. In netzgekoppelten Wechselrichtern, Verteilerschränken, AC-Generatoranschlusskästen und Energiemanagementsystemen können CTs dreiphasigen Ausgangsstrom erfassen und zusammen mit Spannungsabtastung Wirkleistung, Blindleistung, Leistungsfaktor und erzeugte Energie berechnen.
Der Präzisionsstromwandler der TA-Serie kann den AC-Ausgangsstrom von PV-Wechselrichtern messen. Er eignet sich für leiterplattenmontierte oder eingebettete Messmodule, die in Wechselrichtersteuerungen, Energiezählern, Netzqualitätsanalysatoren, Heimenergiemanagement, Gebäudeenergiemanagement und Energiemanagementsystemen in Fabriken eingesetzt werden. In einem dreiphasigen PV-Wechselrichter verwendet jede Phase typischerweise einen CT, damit der Regler die Gesamtausgangsleistung berechnen und Phasenausfall, Überstrom, Unsymmetrie oder anormale Oberschwingungen erkennen kann.
PowerUC-Vorteile in Photovoltaiksystemen
Hohe Genauigkeit und Linearität für MPPT und Messung
Die PV-MPPT-Regelung hängt von Spannungs- und Stromdaten ab, um den Leistungspunkt zu berechnen. Eine genauere Strommessung hilft dem Regler, den tatsächlichen maximalen Leistungspunkt zu verfolgen. Geschlossene Hall-Sensoren von YHDC legen den Schwerpunkt auf Genauigkeit, Linearität, geringe Temperaturdrift und Bandbreite für Wechselrichtereingang, DC-Zwischenkreis und hochgenaue Leistungsüberwachung.
Abdeckung verschiedener Stromniveaus
Kleine Stringströme können leiterplattenmontierte Sensoren wieHTS25,HKB16undHAB55verwenden. DC-Hauptstromkreise, Ausgänge von Generatoranschlusskästen und Wechselrichtereingänge können Hall-Sensoren für höhere Ströme wieHKW22,HA2035undHA5041nutzen. Auf der AC-Ausgangsseite können Stromwandler der TA-Serie für Leistungsmessung und Netzüberwachung eingesetzt werden.
Einfache Integration in Überwachungssysteme
PowerUC-Sensoren können Spannungs-, Strom- oder Standardsignale für Erfassungskarten, MCUs, SPS, Energiezähler und Energiemanagementsysteme ausgeben. Dies unterstützt Überwachung auf String-Ebene, Statistiken zur Gesamterzeugung, Erkennung der Wechselrichterausgangsleistung sowie Fernbetrieb und Fernwartung.
