Ein Wechselrichter ist ein elektronisches Gerät, das für die Umwandlung von Gleichspannung (DC) in Wechselstrom (AC) verwendet wird, um elektrische Geräte und Systeme zu betreiben. Er ist ein wesentlicher Bestandteil von Photovoltaik-Anlagen, die aus Solarmodulen bestehen, da diese Gleichstrom erzeugen und der Wechselrichter den Strom in konventionellen Haushaltsstrom umwandelt. Im Folgenden wird die Funktionsweise eines Wechselrichters erläutert.

Ein Wechselrichter besteht aus verschiedenen Schaltungen und Komponenten. Die wichtigsten sind:

1. Gleichrichter: Der Gleichrichter wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um, der dann gespeichert werden kann oder direkt in den Wechselrichter geht.

2. Umrichter: Der Umrichter ist das Kernstück des Wechselrichters, der Gleichstrom konvertiert, um einen Wechselstrom erzeugen zu können, dessen Frequenz und Spannung an den Bedarf des Netzes angepasst ist. Dies wird durch die Verwendung von Halbleitern wie Transistoren und Dioden erreicht.

3. Filter: Der Filter wird benötigt, um Störungen durch Netzstörungen und die vom Wechselrichter erzeugten harmonischen Schwingungen zu vermindern, welche negativen Einfluss auf die Stromqualität haben können.

Die Funktionsweise des Wechselrichters kann am besten anhand des grundlegenden Dreiphasen-Wechselrichters erklärt werden. Dieser Typ von Wechselrichter wird üblicherweise in größeren Photovoltaik-Anlagen und industriellen Anwendungen eingesetzt.

Schritt 1: Wechselstromrichtung

Zunächst wird der Wechselstrom durch den Gleichrichter im Wechselrichter in Gleichstrom umgewandelt, da alle elektronischen Komponenten (wie Mikrocontroller, Prozessoren, etc.) für Gleichstrom ausgelegt sind.

Schritt 2: Austastung der Gleichspannung

Die Gleichspannung wird von einem regelbaren Schaltkreis kontinuierlich in sehr hoher Frequenz (bis zu 20 kHz und mehr) ein- und ausgeschaltet. Somit wird die Gleichspannung in eine Wechselspannung mit sehr niedriger Frequenz umgewandelt, auch Pulswechselspannung genannt.

Schritt 3: Ausgangswechselstrom

Für den Dreiphasen-Wechselrichter wird der Pulswechselstrom nun in drei separate Ströme aufgeteilt und umgeformt, die genau um 120° phasenverschoben sind. Die Spannung jeder einzelnen Phase wird dann in Bezug auf die Bezugsspannung (in der Regel das Netz) reguliert. D.h. mit Hilfe von Mikrocontrollern wird eine sinusförmige Spannung geformt, welche mit der Netzspannung perfekt synchronisiert ist.

Schritt 4: Qualität der Ausgangsspannung

Die Qualität des erzeugten Ausgangsstroms ist entscheidend, da Wechselstrom eine bestimmte Frequenz und Spannung haben muss, um vom öffentlichen Netz akzeptiert zu werden Der Wechselrichter muss deshalb eine stabilisierte und harmonisierte Ausgangsspannung erzeugen und das heißt, dass es keine Abweichungen in der Frequenz oder der Amplitude geben darf.

Schritt 5: Rückführung in das Netz

Sobald die Ausgangsspannung des Wechselrichters die Standards des Stromnetzes erreicht hat, kann der Strom zurück in das Netz eingespeist werden. Dadurch kann der erzeugte Strom auch genutzt werden, um das Netz zu versorgen. Die Frequenz und Amplitude des Wechselstroms werden durch Überwachungssysteme des Stromnetzes und des Wechselrichters kontinuierlich überwacht.

Insgesamt ist der Wechselrichter ein entscheidender Bestandteil einer Photovoltaik-Anlage, der die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom ermöglicht und dabei gleichzeitig die Qualität der Ausgangsspannung, Frequenz und Amplitude sicherstellt. Ein moderner Wechselrichter ist sehr intelligent und bietet vielfältige Überwachungsfunktionen um die Effizienz und Leistung zu erhöhen und zu optimieren.

Ein Wechselrichter ist ein elektronisches Gerät, das für die Umwandlung von Gleichspannung (DC) in Wechselstrom (AC) verwendet wird, um elektrische Geräte und Systeme zu betreiben. Er ist ein wesentlicher Bestandteil von Photovoltaik-Anlagen, die aus Solarmodulen bestehen, da diese Gleichstrom erzeugen und der Wechselrichter den Strom in konventionellen Haushaltsstrom umwandelt. Im Folgenden wird die Funktionsweise eines Wechselrichters erläutert.

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