Solarmodule liefern Gleichstrom, der zusammengeführt, hochgesetzt, in Wechselstrom umgewandelt und anschließend an Lasten abgegeben oder ins Netz eingespeist wird. Einstrahlung, Temperatur, Verschattung, Modulalterung und Laständerungen wirken sich alle auf den Erzeugungsstrom aus. Stromsensoren und Stromwandler messen daher nicht nur den Strom: Sie tragen dazu bei, 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 Modulen, die in Reihe und parallel geschaltet sind. Der Ausgang jedes Strings kann durch Sonneneinstrahlung, Staub, Hotspots, lose Verdrahtung, beschädigte Module und andere Standortbedingungen beeinflusst werden. Wird nur der Gesamtstrom überwacht, kann ein anormaler String schwer schnell zu erkennen sein.
Hall-Stromsensoren und Gleichstrom-Messumformer eignen sich für die Stringüberwachung und die 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 gelesen werden können.
HTS25wird häufig verwendet, um den Strom eines einzelnen PV-Strings zu überwachen. Als Closed-Loop-Hall-Stromsensor misst er Gleich-, Wechsel-, Puls- und Mischströme mit galvanischer Trennung, schneller Reaktion, geringer Temperaturdrift, kompakter Baugröße und praktischer Leiterplattenmontage. Wird er in einem String oder einer Abtastschaltung im Generatoranschlusskasten 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 fest. Sie ändert sich kontinuierlich mit Sonneneinstrahlung, Temperatur und Last. Damit das Modul nahe seinem maximalen Leistungspunkt arbeitet, führt ein Solarregler oder Wechselrichter MPPT, also Maximum Power Point Tracking, aus.
MPPT basiert auf Echtzeitdaten zu Spannung und Strom auf der PV-Seite. Der Regler berechnet Leistungsänderungen und passt die DC/DC- oder Wechselrichter-Regelstrategie an, um die Energieumwandlungseffizienz zu verbessern. Genauigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit und Temperaturdrift des Stromsensors sind daher entscheidend. Ungenaue Stromdaten verschieben den berechneten Leistungspunkt weg vom tatsächlichen Betriebspunkt, während eine langsame Reaktion schnelle Einstrahlungs- oder Laständerungen verpassen kann.
Closed-Loop-Hall-Stromsensoren eignen sich gut für die PV-Eingangsseite von MPPT-Systemen, da sie Gleichstrommessung unterstützen und in Regelkreisen ein starkes dynamisches Verhalten bieten.HTS25kann als Eingangsstromsensor für kleinere dezentrale PV-Geräte dienen, währendHA55für größere DC-Bus- oder zentrale Eingangsschaltungen ausgewählt werden kann.
DC-Bus und Überwachung der Gesamterzeugung
Neben der Überwachung jedes einzelnen Strings muss ein PV-System auch den zusammengeführten Ausgangsstrom oder den DC-Eingangsstrom des Wechselrichters überwachen. Dieser Strom ist in der Regel höher und eine wichtige Eingangsgröße für die Berechnung von Gesamtleistung, Gesamterzeugung und Betriebsstatus.
HKW22kann im PV-DC-Hauptkreis oder im zusammengeführten Ausgangspfad eingesetzt werden. Mit Bereichen wie 200 A, 300 A und 500 A kann er am DC-Bus, am Ausgang des Generatoranschlusskastens oder auf der Eingangsseite des Wechselrichters installiert werden, um den Hauptkreisstrom zu erfassen.
Der Stromsensor selbst misst den Strom. Die Gesamterzeugung muss aus Strom, Spannung und Zeit berechnet werden. In praktischen Systemen wirdHKW22mit Spannungserfassungsmodulen, Datenerfassungseinheiten oder Energiemessmodulen verwendet. Das System erfasst DC-Spannung und -Strom in Echtzeit, berechnet die Momentanleistung und integriert die Leistung über die Zeit, um Tages-, Monats- und kumulierte Erzeugung zu erhalten.
AC-Ausgangsseite von Wechselrichtern
Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Die Strommessung auf der AC-Ausgangsseite wird für die Berechnung der Ausgangsleistung, Netzanschlussregelung, Überstromschutz, Leistungsfaktoranalyse, Oberschwingungsüberwachung und Rückspeiseschutz verwendet.
Stromwandler sind auf der AC-Ausgangsseite üblich. Im Vergleich zu Hall-Stromsensoren werden Stromwandler hauptsächlich für die Wechselstrommessung eingesetzt. Sie sind ausgereift, kosteneffizient, einfach zu installieren und für Energiemessung sowie Langzeitüberwachung geeignet. In netzgekoppelten Wechselrichtern, Verteilerschränken, AC-Generatoranschlusskästen und Energiemanagementsystemen können CTs den dreiphasigen Ausgangsstrom erfassen und zusammen mit der Spannungserfassung 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 in der Wechselrichterregelung, in Energiezählern, Netzqualitätsanalysatoren, Heim-Energiemanagement, Gebäude-Energiemanagement und Fabrik-Energiemanagementsystemen. 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. YHDC-Closed-Loop-Hall-Sensoren legen den Schwerpunkt auf Genauigkeit, Linearität, geringe Temperaturdrift und Bandbreite für Wechselrichtereingang, DC-Bus und hochgenaue Leistungsüberwachung.
Abdeckung verschiedener Stromstärken
Kleine Stringströme können leiterplattenmontierte Sensoren wieHTS25,HKB16undHAB55verwenden. DC-Hauptstromkreise, Ausgänge von Generatoranschlusskästen und Wechselrichtereingänge können Hall-Sensoren für höhere Ströme wieHKW22,HA2035undHA5041verwenden. 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 Stringebene, Statistiken zur Gesamterzeugung, Erkennung der Wechselrichter-Ausgangsleistung sowie Fernbetrieb und -wartung.
