Die richtige Auswahl des Kondensators für Solarwechselrichter

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Im Fall eines Ausfalls oder einer Überbelastung

Wenn im Filmkondensator ein Fehler auftritt, wie beispielsweise ein Durchschlag der Folie oder ein zu starker Stromimpuls (hoher dU/dt), wird entweder die Metallisierung oder der Kontakt zur Metallisierung beschädigt. Am Ende wird der Filmkondensator zu einer Unterbrechung im Stromkreis.

Wenn dagegen in einem Aluminiumkondensator ein Fehler auftritt, kann das Ergebnis nicht so leicht vorhergesagt werden. Die durch einen Durchschlag der Oxidschicht verursachte interne Beschädigung kann einen Kurzschluss, einen offenen Stromkreis oder einen Zwischenzustand (hoher Reststrom) zur Folge haben. Wird der Aluminiumkondensator überhitzt, aber dennoch weiterhin mit Strom versorgt, dann steigt seine Temperatur bis etwa +200 °C an, dem Siedepunkt des Elektrolyten. Durch den resultierenden Innendruck wird die Sollbruchstelle geöffnet, der Elektrolyt entweicht und die Wicklung trocknet aus.

Welche Technologie für den Energiepuffer in einem Solarwechselrichter am besten geeignet ist, hängt von vielen Faktoren ab. Hier werden nur zwei Faktoren berücksichtigt, es gibt jedoch noch zahlreiche weitere.

Ein Aluminiumkondensator weist eine eindeutig bessere Volumendichte auf. Ein Aluminiumkondensator mit 470 µF/450 V benötigt etwa 15% des Volumens eines Filmkondensators mit 470 µF/450 V. Andererseits weist ein Aluminiumkondensator eine beschränkte Lebensdauer und höhere Verluste auf. Für einen Solarwechselrichter mit einer Lebensdauer von weit über 20 Jahren oder mit einem hohen Nennleistung ist ein Filmkondensator aufgrund seiner geringeren Verluste und unbeschränkten Lebensdauer besser geeignet.

Wenn die Komponentenkosten einzeln betrachtet werden, weist ein Aluminiumkondensator einen klaren Vorteil auf, da ein 470 µF/450 V-Filmkondensator etwa fünfmal mehr kostet als ein Aluminiumkondensator. Filmkondensatoren benötigen jedoch nur wenige Schutzschaltkreise zur Einschränkung der Auswirkungen von Ausfällen. Bei Solarwechselrichtern mit hohen Nennleistungen kann zusätzlich auf mechanische Konstruktionen wie z.B. Wasserkühlung für die Aluminiumkondensatoren verzichtet werden, wodurch der Unterschied der Komponentenkosten ausgeglichen wird.

Die Auswahl der Technologie für den Energiepuffer eines Solarwechselrichters ist nicht einfach und erfordert die Berücksichtigung vieler Faktoren, die oftmals mit dem detaillierten Verhalten der Komponenten verknüpft sind. Daher ist es äußerst sinnvoll, bereits früh in der Entwicklungsphase mit einem sachkundigen Lieferant zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass die gewählte Technologie alle Anforderungen erfüllt.

* * Theo Van De Steeg ... Theo van de Steeg ist … Manager Product Marketing der Vishay Aluminum Capacitors Division

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