Ein Beitrag zur Stabilitätsbetrachtung in Umrichter-dominierten Verteilernetzen

Leistungselektronische Komponenten, wie beispielsweise Umrichter, dienen als Schnittstelle zwischen Versorgungsnetz und Einspeisung bzw. Last. Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien gewinnen diese immer mehr an Bedeutung. Der Einfluss des Umrichters auf die Stabilitat und die Betriebsfuhrung des zukunftigen Verteilernetzes, welcher vor allem durch deren Regelstruktur und deren Regler Parameter bestimmt wird, nimmt dementsprechend stark zu. Um den weiteren Erfolg des Netzbetriebs gewahrleisten zu konnen, ist eine grundliche Untersuchung der Wechselwirkung zwischen den parallel geschalteten Stromrichtern, in Bezug auf von Umrichtern dominierte Verteilernetze, erforderlich. Dabei besteht die Herausforderung darin, dass die numerische Komplexitat der Simulation aufgrund der wachsenden Anzahl von Wechselrichtern stark wachst. Dies wird zusatzlich durch eine Nachbildung des uberlagerten und untergeordneten Netzwerks verstarkt. Die Dimensionen des Netzes und die grose Anzahl von Umrichtern bilden das Dilemma in der Simulation eines von Umrichtern dominierten Verteilernetzes. Bezuglich dessen, widmet sich die vorliegende Arbeit zuerst der Nachbildung eines von Umrichtern dominierten Verteilernetzes und stellt eine neuartige Netzreduktionstechnik vor, die die Netzdynamik bei der Untersuchung der Kleinsignalstabilitat, in Form von Ubertragungsfunktion durch eine gesteuerte Spannungs- bzw. Stromquelle, in den unter- und uberlagerten Netzen ubertragen kann. An Hand dieses neuen Simulationsmodells werden die Untersuchungen durchgefuhrt. Die Wechselwirkung von Umrichtern, sowie anderen Netzelementen wie z.B. Leitern, Verbrauchern und Transformatoren, wie auch unterschiedliche Netztopologien hinsichtlich ihrer Systemstabilitat, werden analysiert. Die Untersuchung teilt sich in sogenannte intra- bzw. internet-Bezirke auf. Als Ergebnis dieser Arbeit ist festzuhalten, dass die Systemstabilitat im Kleinsignalbereich, mit wachsender Anzahl und Einflussnahme der Umrichter, sinkt. Weiterhin werden im Rahmen dieser Arbeit zwei Stabilisierungsmasnahmen, zur Betriebsfuhrung eines Wechselrichterverteilnetzes, entwickelt. Die Masnahme, „Stabilizer“, bietet sich fur die Stabilisierung einer Anpassung der Regelstruktur des Umrichters, durch eine spannungsabhangige Zusatzsignalaufpragung zur Verbesserung der Systemeigenschaften bei Anregungen und Storungen, an. Die zweite Masnahme dient dazu, die Parameter der kaskadierten Regler zu optimieren. Es wird ein dynamisches Konzept zur globalen Optimierung vorgeschlagen und durch Simulation validiert.