Funktionsweise von Wechselrichtern
Das Herzstück jeder PV-Anlage
Richard Köller M. Sc. Ingenieur · Zuletzt aktualisiert: 01.08.2025
Allgemein · 29 Min. Lesedauer
Richard Köller
Ingenieur, CTO
Richard ist Gründer und technischer Leiter der GSE und im Photovoltaik Bereich seit 2019 tätig.
Das Wichtigste in Kürze:
Wechselrichter wandeln Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um – und übernehmen dabei zahlreiche technische Aufgaben: vom MPP-Tracking über Netzüberwachung bis zur Datenerfassung. Sie sind unverzichtbar für Effizienz, Sicherheit und normgerechten Anlagenbetrieb.
Warum sind Wechselrichter für Photovoltaikanlagen unverzichtbar?
Photovoltaikanlagen erzeugen Gleichstrom – das öffentliche Stromnetz und Haushaltsgeräte benötigen jedoch Wechselstrom. Genau hier kommt der Wechselrichter ins Spiel: Er wandelt den erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um und übernimmt zusätzlich zahlreiche Überwachungs- und Steuerungsfunktionen, die für einen sicheren, effizienten und regelkonformen Betrieb der PV-Anlage entscheidend sind.
Gleichstrom zu Wechselstrom
Die Kernaufgabe eines Wechselrichters ist die Umwandlung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC). Dafür nutzt er steuerbare Leistungstransistoren wie IGBTs oder MOSFETs. In der Praxis kommt häufig die sogenannte H-Brückenschaltung zum Einsatz: Vier Halbleiterschalter ermöglichen durch gezielte Schaltfolgen eine Wechselspannung, die über Filter geglättet und in eine sinusförmige Netzspannung umgewandelt wird. Entscheidend dabei ist die sogenannte Pulsweitenmodulation (PWM), mit der eine exakte Steuerung des Spannungsverlaufs erreicht wird.
MPP-Tracking
Die Sonneneinstrahlung schwankt ständig – um trotzdem möglichst viel Energie zu gewinnen, muss der Wechselrichter den optimalen Betriebspunkt der Module finden. Diese sogenannte MPP-Regelung (Maximum Power Point) passt die Spannung am Generator laufend so an, dass der höchstmögliche Energieertrag erzielt wird. Dafür nutzt der Wechselrichter spezielle Algorithmen, die kontinuierlich die Leistungsabgabe überwachen und optimieren.
Netzkonformität und Schutzfunktionen
Damit der eingespeiste Strom auch sicher im Netz ankommt, überwacht der Wechselrichter ständig die Spannung und Frequenz des Stromnetzes. Bei Abweichungen greift er automatisch ein:
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Fault-Ride-Through (FRT): Kurzzeitige Netzstörungen werden überbrückt, ohne dass sich der Wechselrichter vom Netz trennt.
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Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz): Bei kritischen Abweichungen trennt sich der Wechselrichter automatisch vom Netz, um Schäden zu vermeiden.
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Inselnetzerkennung: Der Wechselrichter erkennt, ob das Netz abgeschaltet wurde, und unterbindet in diesem Fall jede Einspeisung, um Reparaturpersonal zu schützen.
Betriebsdatenerfassung
Moderne Wechselrichter erfassen laufend Betriebsdaten wie Spannung, Strom, Leistung und Frequenz – sowohl auf der DC- als auch auf der AC-Seite. Diese Daten können lokal oder über das Internet ausgelesen und analysiert werden. Dadurch lassen sich Ertragsanalysen durchführen, Störungen erkennen und die Leistung der Anlage optimieren. Viele Hersteller bieten dafür Monitoringportale mit Alarmfunktionen und Fernwartung an.
Lichtbogenerkennung
Ein besonderer Sicherheitsaspekt ist die integrierte Lichtbogenerkennung. Bei beschädigten Kabeln oder gelösten Steckverbindungen kann es in PV-Anlagen zu gefährlichen Lichtbögen kommen, die hohe Temperaturen verursachen. Der Wechselrichter erkennt solche Anomalien und trennt die Anlage rechtzeitig, bevor Schäden entstehen.
Temperaturmanagement
Ein besonderer Sicherheitsaspekt ist die integrierte Lichtbogenerkennung. Bei beschädigten Kabeln oder gelösten Steckverbindungen kann es in PV-Anlagen zu gefährlichen Lichtbögen kommen, die hohe Temperaturen verursachen. Der Wechselrichter erkennt solche Anomalien und trennt die Anlage rechtzeitig, bevor Schäden entstehen.
Weitere Funktionen von Wechselrichter
Neben den genannten Hauptfunktionen verfügen viele Wechselrichter über zusätzliche Betriebsmodi und Analysefunktionen:
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Kennlinienmessung zur Identifikation von Verschattungen oder Moduldefekten
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Aktive Leistungsabgabe an die Module zur Schneeabtauung
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PID-Recovery durch Gegenspannungen bei Nacht
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Automatisierte Fehlererkennung wie Glasbrüche oder starke Verschmutzung
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DC- und AC-Schutzfunktionen, z. B. Verpolungsschutz, Überspannungsschutz oder Fehlerstromüberwachung
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