Low Voltage Ride Through einer synchrongeneratorbasierten Windkraftanlage : Regelstrukturen des netzseitigen Vollumrichters zum richtlinienkonformen Durchfahren von Netzfehlern sowie einer umrichterbasierten Prüfeinrichtung zur [...] / von Dipl.-Ing. Andreas Uphues. Wuppertal, 2021
Inhalt
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Abkürzungsverzeichnis
- Symbolverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Motivation
- 1.2 Stand der Technik
- 1.2.1 Netzsynchronisierung
- 1.2.2 Zwischenkreisspannungsregelung
- 1.2.3 Stromregelung
- 1.2.4 Modulationsverfahren
- 1.2.5 Strategien zur Leistungseinspeisung im Netzfehlerfall
- 1.2.6 Kurzschlussemulatoren
- 1.2.7 Regelstrukturen umrichterbasierter KSEs
- 1.3 Aufgabenstellung
- 1.4 Gliederung der Arbeit
- 2 Definiton und Klassifizierung von Netzfehlern
- 3 Netzanschlussrichtlinien
- 3.1 Entwicklungsgeschichte der deutschen Netzanschlussrichtlinien
- 3.2 Anforderungen der SDLWindV an Neuanlagen am Mittelsspannungsnetz
- 3.3 Verhalten von EZEs bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen
- 3.3.1 Durchfahren von Netzfehlern
- 3.3.2 Dynamische Netzstützung der EZE
- 3.3.3 Kurzschlussstrombeitrag der EZE
- 3.3.4 Wirkleistungssteigerung nach Fehlerklärung
- 3.3.5 Vermessung und Nachweis der elektrischen Eigenschaften
- 3.4 Vergleich der LVRT-Anforderungen ausgewählter NARs
- 3.5 Analyse und Diskussion der LVRT-Anforderungen
- 4 Elektrische Konzepte von WKAs
- 4.1 Grundlegende Topologien drehzahlvariabler WKAs
- 4.2 Elektrisches Konzept der thematisierten WKA
- 4.3 Einfluss der WKA-Topologien auf die LSC-LVRT-Anforderungen
- 5 Grundlagen der LSC-Regelstruktur
- 5.1 Netzsynchronisierung
- 5.2 Zwischenkreisspannungsregelung
- 5.3 Stromregelung
- 5.4 Modulationsverfahren
- 6 Entwicklung und Implementierung der LVRT-Fähigkeit
- 6.1 Modifizierung der Netzsynchronisierung
- 6.2 Zwischenkreisspannungsregelung im Netzfehlerfall
- 6.3 Modifizierung und Optimierung der Stromregelung
- 6.3.1 Regelstrukturen auf Basis von PI-Reglern in SRFs
- 6.3.2 Kompensation harmonischer Stromoberschwingungen mittels PI-Reglern
- 6.3.3 Bewertung der Regelstrukturen auf Basis SRFs
- 6.3.4 Regelstruktur auf Basis von PR-Reglern im STRF
- 6.3.5 Kompensation harmonischer Stromoberschwingungen mittels PR-Reglern
- 6.3.6 Bewertung der Regelstruktur auf Basis von PR-Reglern im STRF
- 6.3.7 Implementierung des resonanten Anteils des PR-Reglers
- 6.4 Spannungseinbruchs- und Asymmetriedetektion
- 6.5 Zustandsautomat der LVRT-Routine
- 6.6 Fehlerklärung nach Überstromabschaltung im Netzfehlerfall
- 6.7 Strategien zur Leistungseinspeisung im Netzfehlerfall
- 7 Prüfeinrichtung zur Verifizierung der LVRT-Fähigkeit
- 7.1 Elektrische Anforderungen an eine Prüfeinrichtung
- 7.2 Konzepte für Prüfeinrichtungen
- 7.2.1 Shuntimpedanzbasierter Kurzschlussemulator
- 7.2.2 Transformatorbasierter Kurzschlussemulator
- 7.2.3 Netzemulator
- 7.3 Laborprüfstand zur Entwicklung der LVRT-Fähigkeit
- 7.4 Regelstruktur des umrichterbasierten Kurzschlussemulators
- 8 Konformitätsbewertung des LSCs
- 9 Kurzschlusstests an einer Freifeldprüfeinrichtung
- 9.1 Auswertung und Analyse der 3-phasigen Spannungseinbruchstests
- 9.1.1 Auswertung und Analyse des 3-phasigen Spannungseinbruchstests im Leerlauf
- 9.1.2 Auswertung und Analyse des 3-phasigen Spannungseinbruchstests unter Volllast
- 9.2 Auswertung und Analyse der 2-phasigen Spannungseinbruchstests
- 9.2.1 Auswertung und Analyse des 2-phasigen Spannungseinbruchstests im Leerlauf
- 9.2.2 Auswertung und Analyse des 2-phasigen Spannungseinbruchstests unter Volllast
- 9.3 Zusammenfassung der Messergebnisse
- 10 Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis
- A Park-Transformation von Übertragungsfunktionen
- B Berechnung der Effektivleistungen und -ströme im Mit- und Gegensystem
- C Effektivwirk- und -blindleistung der einzelnen Phasen