Hybridfilter zur Kompensation von Grundschwingungs- und Verzerrungsblindleistung in Niederspannungsnetzen

Durch die Kompensation von Blindleistung wird das Energieversorgungsnetz entlastet und damit freie Übertragungskapazitäten geschaffen, was vor allem vor dem Hintergrund des für die Energiewende notwendigen Netzausbaus von Relevanz ist. Diese Arbeit behandelt die Kompensation von Verschiebungs- und Verzerrungsblindleistung in Niederspannungsnetzen. Zur Kompensation der Verschiebungsblindleistung werden thyristorgeschaltete Kompensationskondensatoren (TSC-Anlage, "Thyristor Switched Capacitors") eingesetzt, die Kompensation der Verzerrungsblindleistung wird durch ein Aktives Leistungsfilter ("Active Power Filter", kurz APF) realisiert. Bei der TSC-Anlage liegt das Hauptaugenmerk auf einer hohen Dynamik der Kompensation und einem möglichst netzrückwirkungsfreien Zuschalten der Kompensationskondensatoren auf das Netz, wozu verschiedene Zuschaltverfahren betrachtet werden. Das APF ist als selbstgeführter Stromrichter mit kapazitivem Zwischenkreisspeicher aufgebaut. Das in dieser Arbeit verwendete Regelungskonzept verfolgt das Ziel, die Oberschwingungen nicht dem Stand der Technik entsprechend einzeln zu kompensieren, sondern die Summe aller Oberschwingungen, also den Verzerrungsstrom. Die Basis hierzu bildet ein P-Regler, welcher um eine modellbasierte Vorsteuerung erweitert wurde. In der Praxis ist eine exakte Modellbildung aufgrund variabler Einflussfaktoren nicht möglich. Darüber hinaus wirken sich Störgrößen, in diesem Fall die (verzerrte) Netzanschlusspunktspannung, negativ auf die Güte der Regelung aus. Um dem entgegenzuwirken, wurde die Regelstruktur um einen repetitiven Regler ergänzt und damit sowohl gutes Führungs- als auch Störverhalten erreicht.
Zusätzlich wurde ein non-invasives Verfahren zur Frequenznachführung der aktiven Dämpfung des LCL-Filters entwickelt.