Turbogenerator mit Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)-Umrichter zur dezentralen Energieversorgung

Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind Untersuchungen zum Netzparallel- und Inselbetrieb einer getriebelosen Dampfturbinenanlage an einer einseitig über einen Drehstromtransformator gespeisten Niederspannungssammelschiene. Das betrachtete Energieerzeugungssystem besteht im Wesentlichen aus einem schnelldrehenden Dampfturbogenerator, einem IGBT-Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis und einem dreiphasigen Thyristorschütz. Nach Beschreibung der Systemkomponenten werden unterschiedliche Regelungskonzepte der Dampfturbinenanlage für den Netzparallel- und Inselbetrieb bezüglich der schnellen Umschaltung zwischen den Betriebsarten diskutiert, die erforderlichen Regelkreise der Stromrichterregelungen aufgezeigt sowie die Reglerparameter ermittelt. Anschließend beschäftigt sich ein weiteres Kapitel der Arbeit mit der Untersuchung des Einflusses verschiedener Netzkurzschlüsse in der Mittelspannungsebene in unmittelbarer Nähe zum Netztransformator hinsichtlich der erreichbaren Zeit zur Netztrennung der Sammelschiene durch das Thyristorschütz. Es wird eine Betriebsweise des Netzstromrichters der Dampfturbinenanlage vorgestellt, die insbesondere bei motorischen Verbrauchern trotz Verwendung eines Thyristorschützes die schnelle Netztrennung innerhalb weniger Millisekunden ermöglicht. Abschließend wird die im Heizkraftwerk Dresden-Reick errichtete Versuchsanlage eines schnelldrehenden Turbogenerators mit IGBT-Umrichter im Netzparallelbetrieb beschrieben und die Funktionsweise anhand experimenteller Ergebnisse verdeutlicht.