Entwicklung und Erprobung eines Messverfahrens für Umrichterimpedanzen

  • Motivation

     

    Im zukünftigen Stromnetz wird der Großteil aller Einspeisungen und Lasten aus leistungselektronischen Systemen bestehen. Dies bietet eine Vielzahl an neuen Möglichkeiten, birgt aber auch das Risiko von unerwünschten Interaktionen zwischen diesen Systemen. Eine Methode, das Verhalten von Umrichtern in einem weiten Frequenzbereich zu beschreiben, ist die harmonische Impedanz.
    Am Elektrotechnischen Institut (ETI) wurde in den vergangenen Jahren ein Prüfsystem entwickelt, mit dessen Hilfe ein Test-Spannungssystem mit überlagerten Anregungen variabler Frequenz und Amplitude erzeugt wird, um diese harmonische Impedanz von Umrichtern zu vermessen. Weiterhin wird am ETI der Betrieb und die Stabilität von rein leistungselektronischen Netzen anhand eines institutseigenen Inselnetzes getestet. In diesem Inselnetz können Effekte wie die Interaktion von Umrichtern untereinander sowie daraus resultierende Instabilitäten eine entscheidende Rolle spielen.

     

    Aufgabenstellung

     

    Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Messverfahrens, mit dem die Fähigkeiten des am ETI aufgebauten Prüfsystems ausgenutzt werden, um die Impedanz eines angeschlossenen Umrichters automatisiert erfassen zu können. In einem ersten Schritt soll dazu die Einarbeitung in das Thema Umrichterimpedanzen und deren Vermessung erfolgen. In einer Simulationsumgebung können dann verschiedene Ansätze auf ihre Eignung geprüft und Unterschiede herausgearbeitet werden. Den Hauptteil der Arbeit bildet die Arbeit mit dem Prüfsystem. Dabei müssen die geeignetsten Anregungen gewählt und übergeben werden, sowie die zugehörige Reaktion des angeschlossenen Testumrichters messtechnisch erfasst werden. Mithilfe der gewonnenen Daten soll dann eine Umrichterimpedanz geschätzt werden. Aufbauend auf dieser Funktionalität soll in einem weiteren Schritt eine automatisierter Prüfablauf umgesetzt werden, bei dem ein gewählter Frequenzbereich durchlaufen wird. Abschließend wird der Einfluss verschiedener Parameter, etwa des Netzfilters oder der Regelung des Testumrichters untersucht.