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Simulation, Implementierung und Inbetriebnahme der Regelung für einen aktiven PV-Strangsammler

Simulation, Implementierung und Inbetriebnahme der Regelung für einen aktiven PV-Strangsammler
type:externe Masterarbeit
time:01.10.2015
tutor:

M.Sc. Dennis Bräckle

M.Sc. Emanuel Mittwede (ISE)

Thema der Arbeit                                                                                                                                  

Um die Systemkosten von großen PV-Kraftwerken zu senken ist es sinnvoll, das Spannungsniveau der Kraftwerke und die Leistung der Umrichterstation anzuheben. Ein Ansatz ist hierbei die Verwendung aktiver Strangsammler mit DC/DC-Steller, welche einen DC-Bus mit der maximalen Eingangsspannung des folgenden Wechselrichters speisen. Die Leistungselektronik eines DC/DC-Stellers mit 1.500 V Systemspannung wurde bereits in einer vorhergehenden Masterarbeit entwickelt.

Aktuell werden PV-Kraftwerke auf der AC-Seite gekoppelt. Gerade bei sehr großen Kraftwerken oder Anlagen mit schwachem Netzverknüpfungspunkt traten in der Vergangenheit Schwingungen im System auf.

Der Schwingungsneigung des geplanten DC-Netzes mit bis zu mehreren hundert Teilnehmen, einer großen räumlichen Ausdehnung und den damit verbundenen unterschiedlichen Leitungsinduktivitäten muss daher besonders untersucht werden.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die Regelungstechnik des DC/DC-Stellers simuliert werden. Bei der vorhandenen Topologie müssen die zwei Eingänge individuell geregelt werden obwohl nur eine gemeinsame Speicherdrossel vorhanden ist. Die entwickelte Regelung soll in einem Mikrocontroller implementiert werden. Danach soll das System im Labor in Betrieb genommen und charakterisiert werden.

links: Topologie des tiefsetzstellenden DC/DC-Wandlers mit 1500V am Ausgang und je 1000V an den zwei Eingängen

rechts: Darstellung des DC-Netzes bestehend aus mehreren verteilten aktiven Strangsammlern und einem Zentralwechserlichter

Aufgabenstellung                                                                                                                                    

  • Simulation, Implementierung und Inbetriebnahme der Messung und der Regelung eines aktiven PV-Strangsammlers mit zwei Eingängen und einem Ausgang:
  • Simulation der Regelung des TSS mit zwei Eingängen und einer Induktivität.
  • Analyse und Simulation von DC-Netzformen (Leistung und Anzahl der Strangsammler, Stern- und Maschenförmig)
  • Vergleich des Regelverhaltens verschiedener Reglertypen und deren Eignung für ausgedehnte DC-Netze.
  • Implementierung der Regelung im Mikrocontroller mit C++  und Inbetriebnahme des Umrichters.