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Yeqi Wang
Hochdynamische Regelung der Zweigenergien von Modularen Multilevel Umrichtern
Zukünftige Energieversorgungsnetze werden vermehrt als vermaschte, länderübergreifende Multiterminal HVDC Netze ausgelegt. Der Ausfall einer Umrichterstation oder eines Leitungsabschnittes führt dann zwangsweise nicht zu einem Ausfall des gesamten Netzes.
Der Modulare Multilevel Umrichter ist dabei in der Lage, mit entsprechenden Submodulen, sehr schnell auf DC- und AC-seitige Fehler zu reagieren. Prinzipbedingt benötigt der Modulare Multilevel Umrichter jedoch eine Symmetrierung der dezentralen Energiespeicher, welche im Fehlerfall divergieren können. Daher muss der Umrichter, inklusive seiner Regelung, so robust ausgelegt sein, dass es zu keinem internen Ausfall kommt.
In der vorliegenden Dissertation wird ein neuartiges Konzept zur Regelung der Zweigenergien von Modularen Multilevel Umrichtern vorgestellt. Die Regelung in diskreten Zeitabschnitten ermöglicht eine schnelle Detektion verschiedener Arten von AC- und DC-seitigen Kurzschlüssen. Dadurch müssen Unsymmetrien nicht erst über mehrere AC-Perioden hinweg ausgeregelt werden, was auch eine ungünstige Auslegung des Umrichters verhindert.
Der zweite Teil dieser Arbeit behandelt einen hybriden DC-Leistungsschalter. Fehlerhafte Leitungen in vermaschten HVDC-Netzen werden dadurch schnell und sicher trennbar. Dabei steht der modulare Aufbau im Vordergrund. In einem Laboraufbau wurden neben der Funktionsweise des Leistungsschalters auch eine Optimierung der elektrischen Systemkomponenten durchgeführt. Im Vergleich zu rein elektronischen Leistungsschaltern ist der vorgestellte und optimierte hybride Leistungsschalter wesentlich verlustärmer.
Der Modulare Multilevel Umrichter ist dabei in der Lage, mit entsprechenden Submodulen, sehr schnell auf DC- und AC-seitige Fehler zu reagieren. Prinzipbedingt benötigt der Modulare Multilevel Umrichter jedoch eine Symmetrierung der dezentralen Energiespeicher, welche im Fehlerfall divergieren können. Daher muss der Umrichter, inklusive seiner Regelung, so robust ausgelegt sein, dass es zu keinem internen Ausfall kommt.
In der vorliegenden Dissertation wird ein neuartiges Konzept zur Regelung der Zweigenergien von Modularen Multilevel Umrichtern vorgestellt. Die Regelung in diskreten Zeitabschnitten ermöglicht eine schnelle Detektion verschiedener Arten von AC- und DC-seitigen Kurzschlüssen. Dadurch müssen Unsymmetrien nicht erst über mehrere AC-Perioden hinweg ausgeregelt werden, was auch eine ungünstige Auslegung des Umrichters verhindert.
Der zweite Teil dieser Arbeit behandelt einen hybriden DC-Leistungsschalter. Fehlerhafte Leitungen in vermaschten HVDC-Netzen werden dadurch schnell und sicher trennbar. Dabei steht der modulare Aufbau im Vordergrund. In einem Laboraufbau wurden neben der Funktionsweise des Leistungsschalters auch eine Optimierung der elektrischen Systemkomponenten durchgeführt. Im Vergleich zu rein elektronischen Leistungsschaltern ist der vorgestellte und optimierte hybride Leistungsschalter wesentlich verlustärmer.
Schlagwörter: Multilevel Converter; M2C; HVDC; MMC; Modular Multilevel Converter; Regelung; DC-Breaker
Forschungsberichte Leistungselektronik und Steuerungen
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Rainer Marquardt, München
Band 15
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DOI 10.2370/9783844083705
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