Regelverfahren zur Realisierung dezentraler Drehstromnetze für 3 Leitersysteme mittels parallelgeschalteter Spannungswechselrichter

Harsha, Mansur S. GND

Abstract: Harsha, Mansur.S Control strategy for the realization of decentralized mains for 3-phase systems by parallel operation of voltage source inverters. 131 pages, 93 figures, 36 lit. Ilmenau Technical University, Faculty of Electrical Engineering and Information Technology Dissertation, 2005. A decentralized power supply system can be realized on the basis of parallel connection of several voltage source inverter having equal ratings. One of the main requirements of such a system is that it should be extendable when there is requirement for larger load power. Apart from using modern power electronics devices, in order to achieve this aim we need better and flexible control strategy. To achieve cost reduction and have optimal hardware, there is no isolation between different AC outputs of the inverters as well as there is no separation on the dc bus side of the each inverter. There is also no intercommunication between the inverters. The output voltage and frequency of each inverter is regulated based on the active and reactive current and as well as based on the total load characteristic curve. This ensures an even load sharing among the inverters. The total system is analysed through simplified equivalent circuit based on Modal Transformation of the system variables. The state space block diagrams of the transformed system along with its zero sequence components circuit are derived. For stable and reliable working of the paralleled inverters a system stability study is performed. The stability analysis carried out in this thesis is based on system theory and mathematical formulation of two parallel connected inverters. The zero sequence current components flowing between the inverters are eliminated by implementing a special control algorithm. This work discusses the problems that arise and its effective solutions when inverters are paralleled such as synchronization, voltage drop across the LC filter and max current limiting requirements in case of overload and short-circuit. The provided solution is theoretically explained for suitable practical implementation. All the above said theoretical investigation is verified by selective experimental measurements.

Dezentrale Energieversorgungssysteme können auf Basis der Parallelschaltung von mehreren gleichberechtigten Spannungswechselrichtern realisiert werden. Die zur Leistungserhöhung erforderliche Erweiterbarkeit und Flexibilität des Versorgungssystems setzt neben moderner Leistungselektronik gute Steuer- und Regelverfahren zur Beherrschung der Parallelschaltung voraus. Für einen hardwareminimalen und kostengünstigen Aufbau des Systems wird in der vorliegenden Arbeit auf die Potentialtrennung, sowohl AC- als auch DC-seitig, der Wechselrichter sowie auf zusätzliche Kommunikationseinrichtungen verzichtet. Die Regelung der Spannung und der Frequenz in Abhängigkeit des Wirk- und Blindstromes (Kennlinienverfahren) gewährleistet eine gleichmäßige Lastaufteilung zwischen den beteiligten Wechselrichtern. In der vorliegenden Arbeit werden auf Basis der Transformation der Systemgrößen vereinfachte Ersatzschaltbilder, die das Gesamtsystem beschreiben, für den Raumvektor und für die Nullkomponente entwickelt. Für ein stabiles und sicheres Funktionieren der Parallelschaltung wird unter Nutzung eines vereinfachten Ersatzschaltbildes zweier parallelgeschalteter Wechselrichter eine Stabilitätsanalyse anhand des Raumvektors auf Basis systemtheoretischer und mathematischer Betrachtungen durchgeführt. Die im System nur durch die Wechselrichter fließenden Nullkomponentenströme (Kreisströme) werden durch die in dieser Arbeit entwickelten speziellen Regelverfahren weitgehend eliminiert. Für die bei der Parallelschaltung auftretenden Probleme wie Synchronisation der Wechselrichter, Spannungsabfälle über dem LC-Filter und Strombegrenzung bei Überlast und Kurzschluss werden in dieser Arbeit theoretisch begründete und für die praktische Anwendung geeignete Lösungen vorgestellt. Die theoretischen Untersuchungen werden durch ausgewählte experimentelle Messungen verifiziert.

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Harsha, Mansur S.: Regelverfahren zur Realisierung dezentraler Drehstromnetze für 3 Leitersysteme mittels parallelgeschalteter Spannungswechselrichter. 2005.

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