Holbein, Markus (2020)
Dreiphasen-Wechselrichter mit schlankem Spannungszwischenkreis zum Einsatz in unsymmetrisch belasteten Niederspannungsnetzen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.25534/tuprints-00014265
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Beim Anschluss von Ein- oder Zweiphasenlasten an das Dreiphasen-Wechselspannungsnetz kann es zu Spannungsunsymmetrien kommen, die den einwandfreien Betrieb bestimmter Geräte beeinflussen und die Übertragungsverluste vergrößern. Die Schieflastproblematik ist insbesondere in Niederspannungsnetzen mit geringer Kurzschlussleistung von Bedeutung, welche oftmals mit kleinen Vermaschungsgraden oder langen Netzausläufern in Verbin-dung steht. Aktuell führt das FNN eine entsprechende „Unsymmetrie-Studie“ durch [1], was vor dem Hintergrund einer sich ändernden Erzeuger- und Verbraucherstruktur auf die zu-nehmende Relevanz des Themenfeldes hindeutet. Wird das nach DIN EN 50160 auf 2 % festgelegte Verhältnis zwischen der Spannungs-Gegen- und Mitsystemkomponente überschritten, stehen einerseits klassische Maßnahmen in Form von Netzausbau und passiven Symmetrierschaltungen zur Verfügung. Anderseits sind auch aktive, leistungselektronische Lösungen denkbar, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit theoretisch untersucht und auf Basis eines eigens entwickelten Dreiphasen-Vierleiter-Wechselrichters praktisch erprobt werden. Eine vollständige, d.h. stationär genaue Auslöschung der netzfrequenten Spannungs-Gegen- und ggf. der Nullsystemkomponente erfolgt am Netzanschlusspunkt des Wechselrichters ohne direkte Kenntnis der Lastströme basierend auf einer einfachen Spannungsmessung. Nach entsprechender Signalaufbereitung und unter Verwendung der vom Wechselrichter ermittelten Netzadmittanz, lassen sich die notwendigen, vom Wechselrichter aufzubringenden Kompensationsströme generieren. Durch Verkopplung der symmetrischen Strom- und Spannungsgrößen treten Pendelleistun-gen mit doppelter Netzgrundfrequenz auf, die auf den Spannungszwischenkreis des Wechselrichters einwirken. Statt hier zur Einhaltung eines kleinen Spannungsripples auf die Wirkung passiver Zwischenkreisvarianten zu setzen, kommt ein dediziertes aktives Filter zum Einsatz. Es ermöglicht unter Ausnutzung eines vergrößerten, vom Zwischenkreisniveau entkoppelten Spannungshubs den energetischen Nutzungsgrad der Speicherkapazität zu verbessern und so Elektrolyt- durch Folienkondensatoren zu substituieren. Mit der Maß-nahme lässt sich neben der zu erwartenden höheren Zuverlässigkeit das zugehörige Bauvo-lumen auf 53 % reduzieren. Eine optimierte Regelstrategie mit hoher Dynamik begrenzt transiente Abweichungen der Zwischenkreisspannung bei Aufschaltung der DC-Bemessungslast auf max. 7 % bzgl. des Nominalwertes. Somit ist unter Berücksichtigung der Stromgrenzen weiterhin ein Betrieb als aktiver Gleichrichter zur Speisung von Nieder-spannungs-Gleichstromnetzen oder –lasten möglich.

Frage zum Eintrag

Redaktionelle Details anzeigen