Aufbau und Inbetriebnahme eines leistungselektronischen Niederspannungs-DC-Netzes

  • Motivation

    Das Stromnetz ist derzeit fast ausschließlich als 50Hz-Wechselstromnetz ausgeführt, in dem Transformatoren die unterschiedlichen Netzebenen miteinander verbinden. Durch die Energie- und Verkehrswende nimmt mit dem Zubau von Photovoltaik, Windenergie und Elektrofahrzeug-Ladestationen der Anteil an Gleichspannungs-Erzeugern und -Verbrauchern zu. Am ETI wird daher an Umrichtern für zukünftige DC-Netze und hybride AC/DC-Netze geforscht.

    In Vorgängerarbeiten werden dabei bereits Interaktionen einzelner Umrichter untersucht sowie mögliche Verfahren zum Betrieb von parallelen Einspeisern betrachtet.

    Darauf aufbauend soll in den kommenden Monaten ein institutseigenes Niederspannungs-DC-Netz aufgebaut werden, um darin alle relevanten Szenarien und Effekte unter realen Bedingungen zu untersuchen. Im Rahmen dieser Masterarbeit soll bereits vorhandene Hardware erstmals zu einem DC-Netzverbund zusammengeschlossen und koordiniert betrieben werden.

    Aufgabenstellung

    Zunächst erfolgen die Einarbeitung und Literaturrecherche zu vorhandenen Methoden zur Betriebsführung eines DC-Netzes. Im Anschluss können die ausgewählten Methoden simulativ untersucht und auf ihre Eignung für das aufzubauende DC-Netz geprüft werden. Den Hauptteil der Arbeit bildet der Aufbau eines DC-Inselnetzes am Institut mit bereits vorhandener Hardware. Dazu muss insbesondere deren Software angepasst und erweitert werden, um die zuvor untersuchten Methoden der Betriebsführung zu implementieren. Weiterhin muss für die DC-Emulatoren deren Ansteuerung über das angeschlossene OPAL-System in Betrieb genommen werden, um diese dann entsprechend zu programmieren. Mit den dadurch verfügbaren Teilnehmern soll dann im nächsten Schritt ein DC-Netz schrittweise aufgebaut, in Betrieb genommen und getestet werden. In diesem DC-Netz können dann die zuvor untersuchten und implementierten Betriebskonzepte im realen Betrieb validiert werden.

    Als optionales Arbeitspaket kann abschließend noch das Verhalten und mögliche Reaktionen des DC-Netzes in Grenzfällen betrachtet werden, z.B. im Falle einer Überlast der Einspeiser.