UP-STRING – Bidirektionaler 1500 V-Tiefsetzsteller mit kostenoptimierter Schaltungstopologie

Eine, bei der Kostenoptimierung von PV-Systemen häufig angewendete Option, ist die Erhöhung der eingangsseitigen Systemspannung von den lange üblichen 1000 V auf 1500 V. Inzwischen bietet der Markt hier eine breite Auswahl geeigneter PV-Module. Die erhöhte Eingangsgleichspannung der Leistungsstufe führt zu geringeren Stromstärken und ist somit direkt an eine Erhöhung der Leistung gekoppelt. Damit einhergehen eine Kostenreduzierung im Bereich der Gleichstrom-Infrastruktur und eine Steigerung der Leistungsdichte der Umrichtersysteme. Der Einsatz von Tief- anstelle von Hochsetzstellern auf der DC-Seite ermöglicht bei Stringwechselrichtern die Beibehaltung von 1000-V-Designs auf der AC-Seite. 
Das Fraunhofer ISE hat sich im vom BMWi geförderten Forschungsprojekt »UP-STRING« zum Ziel gesetzt, einen derartigen Tiefsetzsteller zu entwickeln.

Hersteller von PV-Wechselrichtern können so in die Lage versetzt werden, mit der Ergänzung des Tiefsetzstellers ihre 1000-V-Designs auch für PV-Generator- Spannungen von 1500 V zu ertüchtigen, ohne dabei die AC-Seite verändern zu müssen. Gerade im Bereich der kleineren Geräte (< 100 kW) kann diese Ergänzung in Zukunft einen interessanten Ansatz darstellen, da der Trend in größeren PV-Parks auch zu immer mehr dezentralen Wechselrichtern führt und in Verbindung mit 1500‑V-PV-Generatoren unter anderem Kosten bei der Infrastruktur eingespart werden können.

Zudem kann dieser DC/DC-Steller auch im Bereich ‚Hochvoltbatterien‘ Einsatz finden, da die Topologie prinzipbedingt in der Lage ist, auch einen bidirektionalen Leistungsfluss zu realisieren. Anstelle des PV-Generators am Eingang der Topologie wäre hier eine Batterie mit Spannungen von bis zu 1500 V denkbar. Auch hier könnten mit diesem Ansatz 1000-V-Wechselrichter-Designs beibehalten werden und mit der Ergänzung des DC/DC-Stellers vorhandene Geräte für zukünftige 1500-V-Technologien im Batteriebereich ertüchtigt werden.