Optimierung von PV-Wechselrichtern im Netzparallelbetrieb mithilfe analytischer Verhaltens- und Verlustleistungsmodelle

Photovoltaik-Wechselrichter haben in den vergangenen Jahren eine große Bedeutung erlangt. Bei der Entwicklung künftiger PV-Wechselrichter liegt der Fokus auf der Reduktion der Kosten bei gleichzeitiger Erzielung eines hohen Wirkungsgrads sowie geringem Gewichts und Bauvolumens.
Die Erfüllung dieser Anforderungen ist in hohem Maße mit dem Design der Leistungsstufe verbunden, wobei i.d.R. eine Vielzahl von Topologien und Bauelemente zur Auswahl stehen und der Entwickler folglich einer mehrdimensionalen Optimierungsaufgabe gegenübersteht. In der vorliegenden Arbeit wird ein computergestütztes Design- und Optimierungsverfahren für leistungselektronische Konverter weiterentwickelt und validiert, welches den Entwickler bei der Lösung ebendieser mehrdimensionalen Optimierungsaufgabe unterstützt. Das Verfahren basiert auf analytischen Verhaltens- und Verlustleistungsmodellen, sodass die Ermittlung einer Vielzahl von Lösungen innerhalb kürzester Zeit möglich ist.
Das Verfahren wird anhand der Optimierung einer Wechselrichterstufe im mittleren Leistungsbereich demonstriert, mittels derer zudem die messtechnische Validierung des Verfahrens vorgenommen wird. Darüber hinaus erfolgt die Validierung und Weiterentwicklung des Verfahrens für Schaltfrequenzen von bis zu 100 kHz.