Inbetriebnahme und Regelung eines Umrichtersystems für den Betrieb eines leistungselektronischen Inselnetzes

  • Forschungsthema:Regelung Leistungselektronik
  • Typ:Masterarbeit
  • Datum:28.07.2021
  • Betreuer:

    M.Sc. Dominik Schulz

  • Bild:

  • Bearbeiter:

    Lixin Li

  • Motivation

    Am Elektrotechnischen Institut (ETI) wird in den kommenden Monaten ein eigenständiges Inselnetz zur Untersuchung zukünftiger leistungselektronischer Netze und deren Regelung aufgebaut. Dabei sollen alle für den Netzbetrieb notwendigen Aufgaben wie etwa die Spannungsregelung und Leistungsaufnahme von Umrichtern übernommen werden, um so beispielhaft ein Stromnetz mit rein erneuerbarer Erzeugung und intelligenten Lasten nachzubilden. Die einzelnen Umrichter werden je nach Bedarf über LCL-Netzfilter an das Inselnetz angeschlossen, die einerseits die Netzrückwirkungen reduzieren, andererseits aber in Wechselwirkung mit dem Netz zu Resonanzen führen können. Für den Aufbau des Inselnetzes werden mehrere gleichartige Umrichtersysteme mit Leistungen bis zu 40 kW verwendet, von denen in dieser Arbeit ein erstes Exemplar in Betrieb genommen werden soll, um damit anschließend mögliche Betriebsstrategien und Regelungsverfahren zu entwickeln und zu untersuchen.

     

    Aufgabenstellung

    Ziel dieser Arbeit ist die Inbetriebnahme eines galvanisch getrennten, dreiphasigen Umrichtersystems für den stabilen Betrieb eines Inselnetzes, welches lediglich aus leistungselektronischen Komponenten aufgebaut ist. Hierzu muss in einem ersten Schritt das korrekte Zusammenspiel der einzelnen Einheiten des Umrichtersystems (Gleichrichter, DC/DC-Wandler, Wechselrichter und Signalverarbeitungen) sichergestellt werden, wozu eine zentrale Steuerung auf dem ETI-SoC-System vorgesehen ist. Anschließend soll das funktionsfähige Gesamtsystem zur Untersuchung verschiedener Regelungsverfahren (Spannungs-, Strom- oder Leistungsregelung) mit Implementierung auf einem FPGA genutzt werden. Insbesondere soll hierbei eine aktive Dämpfung des angeschlossenen LCL-Netzfilters entwickelt und getestet werden. Abschließend wird der Betrieb des Umrichtersystems im Inselnetz geprüft, wobei hierbei neben der Untersuchung der Filterresonanzen auch eine mögliche Wechselwirkung mit anderen Umrichtern betrachtet werden kann.