Regelung eines multifunktionalen Umrichters und hybriden Speichersystems zur Erbringung neuartiger Systemdienstleistungen

In dieser Arbeit wird ein hybrides Kompensationssystem, bestehend aus einem multifunktionalen Umrichter, einer Redox-Flussbatterie und einem Schwungradspeicher, simulativ abgebildet und evaluiert. Dabei wird eine erweiterte Regelstruktur in der Steuerung eines netzgekoppelten Umrichters implementiert und das Verhalten bei verschiedenen Netzbetriebszuständen analysiert und bewertet. Unter Verwendung der Regelstruktur kann das System selbst bei tiefen Spannungseinbrüchen Wirk- und Blindleistung bereitstellen sowie Strom- und Spannungsspitzen auf am Gleichstromzwischenkreis angeschlossene elektrische Bauelemente maßgeblich reduzieren und die Energiespeicher vor Überlastung oder Beschädigung schützen.

Weiterführend werden zwei Konzepte für ein Speicher- und Leistungsmanagement präsentiert. Das Speichermanagement berücksichtigt die aktuellen Ladezustände und Wirkungsgrade der Energiespeicher und steigert den Gesamtwirkungsgrad. Das Leistungsmanagement beschreibt eine gewichtete Scheinleistungsaufteilung des Umrichters auf einzelne Systemdienstleistungen in Abhängigkeit von im Netz gemessenen Spannungsqualitätsparametern und verbessert dadurch die Einhaltung normativer Grenzwerte.

Die neuartigen Systemdienstleistungen beschreiben einerseits ein Verfahren zur Kompensation harmonischer Ströme im einpoligen Erdfehlerstrom. Das Verfahren unterstützt die Einhaltung der Löschgrenze am Fehlerort und erhöht somit die Betriebsfähigkeit des Netzes. Andererseits wird ein Verfahren präsentiert, welches die Entfernung eines einpoligen Erdfehlers mit Hilfe eines Umrichters sowohl in Kabel- als auch Freileitungsnetzen korrekt bestimmen kann. Dadurch kann eine aufwendige Lokalisierung des Fehlers durch den Netzbetreiber entfallen.