Wechselrichter

Ein Wechselrichter (auch Inverter oder Drehrichter) ist ein elektrisches Gerät, das Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt. Sie bilden neben Gleichrichtern, Gleichspannungswandlern und Umrichtern eine Untergruppe der Stromrichter. 

Je nach Anwendung erzeugen Wechselrichter entweder einen ein- oder mehrphasigen Ausgangsstrom bzw. eine ein- oder mehrphasige Ausgangsspannung. Der Wirkungsgrad halbleiterbasierender Geräte kann bis zu 99 Prozent erreichen.

Eingesetzt werden Wechselrichter dort, wo elektrische Verbraucher Wechselspannung bzw. -strom zum Betrieb benötigen, aber nur eine Gleichspannungsquelle zur Verfügung steht. Wichtige Anwendungsgebiete sind unter anderem die Ansteuerung von Wechselstrommotoren oder in der Photovoltaik zur Umwandlung des von Solarmodulen gewonnenen Gleichstroms in einen Wechselstrom, zur Einspeisung in das öffentliche Stromversorgungsnetz oder den direkten Verbrauch.

Man unterscheidet zwei Steuerungsarten von Wechselrichtern:

Selbst geführte Wechselrichter, auch Inselwechselrichter, verwenden Transistoren, zum Beispiel IGBTs. Sie dienen der Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung, als Nebenfall ist auch der umgekehrte Weg möglich. Da die Ventile mit einem vom Wechselrichter selbst erzeugten Takt an- und ausgeschaltet werden können, ist keine Referenz vom Netz nötig. Selbst geführte Wechselrichter können damit zur Erzeugung einer Wechselspannung unabhängig vom Stromnetz dienen und ein sogenanntes Inselnetz aufbauen (führen – vgl. Netzführung).

Fremd- oder netzgeführte Wechselrichter verwenden meist ebenfalls IGBT, aber auch Thyristoren oder Triacs. Sie benötigen zur Funktion eine feste Wechselspannung im Netz und beziehen sogenannte Kommutierungsblindleistung. Sie dienen dazu, Energie von der Gleichspannungsseite in das Wechselstromnetz einzuspeisen, die umgekehrte Richtung ist oft ebenso möglich. Dieser Typ verfügt über eine Abschaltung der Anlage bei Netzstörungen. So wird Überspannung oder Spannung in abgeschalteten Netz-Abschnitten vermieden. Dies wird in der VDE-Norm 0126 geregelt, siehe Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordneten Schaltorganen.

Anwendungsbeispiele für selbst geführte Wechselrichter:

• Berghütten, Wetterstationen ohne Netzanbindung, mobile Geräte, Wechselrichter in Wohnmobilen und auf Booten
• Unterbrechungsfreie Stromversorgungen in Krankenhäusern, Kraftwerken und Rechenzentren

Anwendungsbeispiele für fremd geführte Wechselrichter:

• an einspeisefähigen (netzgekoppelten) Photovoltaikanlagen und Brennstoffzellen
• zur Netzkopplung von Windkraftanlagen mit variabler Drehzahl und Gleichspannungszwischenkreis
• zur Energierückgewinnung (Bremsenergienutzung) an 2-Quadranten-Frequenzumrichtern

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