PV-Wechselrichter sind nur für netzgekoppelte Anwendungen geeignet, Stück Kann sowohl für netzgekoppelte als auch für netzunabhängige Anwendungen verwendet werden. PV-Wechselrichter Und Stück Dreiphasen-Wechselrichter/Umrichter verwenden dieselbe Topologie. Sie nutzen eine dreistufige I-Typ/T-Typ-Topologie mit ANPC- oder NPC-Schaltungen. Einphasen-Wechselrichter/Umrichter verwenden eine H5/H6-Topologie. Die Hardware von PV-Wechselrichtern und -Umrichtern ist nahezu identisch; lediglich die DC-seitigen Verdrahtungsschnittstellen unterscheiden sich geringfügig.
Die DC-Seite eines Photovoltaik-Wechselrichter ist mit Photovoltaikmodulen verbunden. Die Abbildung unten zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie eines Photovoltaikmoduls. Unter bestimmten Bedingungen, wie beispielsweise einer Bestrahlungsstärke von 1000 W/m², bleibt der Strom des Moduls im Spannungsbereich von 0–35 V stabil bei über 18 A. Mit steigender Spannung sinkt der Strom. Die Strom-Spannungs-Kennlinie zeigt, dass das Photovoltaikmodul beim Erzeugen von Strom einen stabilen Strom aufrechterhält und somit die Eigenschaften einer Stromquelle aufweist. Seine Spannung hingegen variiert kontinuierlich und wird von Faktoren wie Bestrahlungsstärke, Temperatur, Luftqualität und Oberflächenreinheit beeinflusst.
Die von einem Photovoltaikmodul erzeugte Leistung (P) berechnet sich nach dem Produkt aus Spannung (U) und Stromstärke (I). Entlang der IV-Kennlinie entspricht die Fläche des Rechtecks, das durch die Werte für Spannung (V) auf der horizontalen und Stromstärke (I) auf der vertikalen Achse gebildet wird, der erzeugten Leistung des Moduls. Innerhalb dieser Rechtecke ist die maximale Fläche der Leistungswert, bei dem der MPPT-Punkt (Maximum Power Point Tracking) erreicht wird. Die PV-Kennlinie des Moduls ist unten dargestellt.
Der MPPT-Punkt eines Moduls befindet sich auf einem Hügelkamm, ähnlich dem Gipfel eines kleinen Hügels. Die PV-Kennlinie zeigt, dass sich die von einem Photovoltaikmodul erzeugte Leistung ständig ändert.
Da Photovoltaik-Batterien während der Stromerzeugung keine stabile Spannung und Leistung erzeugen können, Photovoltaik-Wechselrichter Photovoltaikanlagen können während der Stromerzeugung keine Wechselspannung und -frequenz erzeugen. Sie eignen sich daher nur für netzgekoppelte Anwendungen und nutzen eine Phasenregelschleife (PLL), um die Leistung entsprechend den sinusförmigen Spannungs- und Stromverläufen des Netzes einzuspeisen. Aus diesem Grund werden Photovoltaikanlagen oft auch als Stromquellen oder P/Q-Quellen bezeichnet.
Die Gleichstromseite des PCs ist mit einer elektrochemischen/wiederaufladbaren Batterie verbunden. Ein typisches Beispiel ist eine LFP-Batterie. Die folgende Abbildung zeigt eine Lade- und Entladekurve (SOC-V-Kurve) sowie eine Tabelle für eine LFP-Batterie. Die Spannung einer Lithiumbatterie ändert sich ausschließlich mit dem Ladezustand (SOC). Im transienten Betrieb ist ihre Spannung stabil und weist keine plötzlichen Anstiege oder Abfälle auf. Daher besitzt eine Lithiumbatterie die Eigenschaften einer Spannungsquelle.
Stück Lithiumbatterien werden durch Gleichrichtung oder Wechselrichter geladen und entladen. Die Lade- und Entladeleistung (P) entspricht der Spannung (U) multipliziert mit dem Strom (I). Bei einer festen Spannung lässt sich die Ausgangsleistung einfach durch die Steuerung von Stromstärke und -richtung regeln. Beim Laden/Entladen/Wechselrichtern im netzgekoppelten Betrieb (Folgebetrieb) nutzt der PC eine Phasenregelschleife (PLL), die Energie entsprechend den sinusförmigen Spannungs- und Stromverläufen des Netzes einspeist oder aufnimmt. Im Inselbetrieb (Netzanschluss) sind Spannung und Leistung des Gleichstromnetzteils regelbar. Stück Die Wechselspannung und -frequenz können eingestellt werden. Ein DSP-Chip steuert die Erzeugung der sinusförmigen Kennlinien für Netzspannung und -strom sowie der Frequenzen von 50/60 Hz. Daher werden Energiespeicher-Netzteile für netzunabhängige Anwendungen häufig als Spannungsquellen oder auch als V/F-Quellen bezeichnet.
