FG Leistungselektronik und Antriebssysteme
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In dieser Arbeit wird die Neue Direkte Spannungsregelung von dezentralen Erzeugungsanlagen in der PowerFactory Simulationsumgebung von der DIgSILENT GmbH implementiert und das Stabilitätsverhalten dieser Anlagen in Verteilernetzen untersucht. Auf die Vorgaben der VDE-AR-N-4110 und VDE-AR-N-4120 wird insbesondere eingegangen. Die Herleitung der mathematischen Modelle erfolgt im Laplace-Bereich und gibt die Möglichkeit her, neben ihrem Einsatz in Netzberechnungssoftware, die Auslegung und Optimierung der Regelung des gesamten Netzmodells zu berechnen. Die Ableitung der Regelungsmodelle der Wind-, Solar und statischen Generator-Anlagen erfolgt dabei in der Raumzeigerdarstellung im dq-Koordinatensystem. Mit Hilfe der Raumzeigerrechnung können elektrische Größen in Drehstromverbrauchern schnell berechnet und anschaulich im stationären Zustand als Gleichgrößen dargestellt werden.
Der erste Teil der Arbeit behandelt die Auswahl der Netztopologie und Netzmodelle in der Power Factory Simulationsumgebung. Die ausgewählten Benchmark-Modelle der ARGE FNB OST (Arbeitsgemeinschaft Flächennetzbetreiber Ost) sind synthetische 110-kV-Verteilernetze, die vorgelagerte Höchst- und nachgelagerte Mittelspannungsnetzmodelle beinhalten. Der gesamte Leistungsbedarf im Netz liegt bei Höchstlast 1.083 GW und verteilt sich auf die verschiedenen Spannungsebenen. Die stationäre Berechnung der Lastflüsse wird unter der Berücksichtigung des maximalen Anteils und der räumlichen Verteilung der Dezentralen Erzeugungsanlagen (DEA) als auch der Charakteristik der Verbraucherstrukturen durchgeführt.
Im zweiten Teil wird die Neue Direkte Spannungsregelung der dezentralen Erzeugungsanlagen implementiert. Die Regler werden unter Verwendung geeigneter Auslegungsverfahren, wie dem Betragsoptimum, hinsichtlich des dynamischen Führungsverhaltens eingestellt. Es wird durch die dynamische Simulation nachzuweisen, dass elektrische Verteilernetze auch mit sehr hohem Stromrichteranteil durch das neue Spannungsregelungsverfahren stabil und sicher betrieben werden können.
Im dritten Teil wird ein „worstcase“ betrachtet. Hier geht es um ein simuliertes Splitting-System Szenario. Ein großer Teil des Verteilernetzes trennt sich und bildet ein Inselnetzwerk. Das dabei entstehende Leistungsungleichgewicht, ein Sprung von ungefähr 5 bis 10 GW, soll durch die Spannungsregelung ausgeglichen werden.
The dual three-phase permanent magnet synchronous motors (DTP-PMSMs) are suitable in aircraft electric propulsion unit (EPU) application because of their good reliability and fault-tolerant capability. However, this fault-tolerant capability can get weakened or even eliminated in short circuit fault due to the influence of flux coupling between the two isolated three-phase sub-systems. In this paper, a mathematical model of DTP-PMSMs with different mutual inductance between the two sub-systems is developed and analyzed. Based on the model, different short circuit protection methods are discussed and compared. Finally, a simulation of an EPU consisting of a DTP-PMSM, and a simplified constant speed propeller (CSP), is implemented to verify the short circuit behaviors.