Modellbasierte Stabilitätsuntersuchungen in Niederspannungs-DC-Verteilnetzen

Gleichstrom-Verteilnetze für stationäre und mobile Anwendungen mit Systemspannungen im Bereich von 400 V finden zunehmende Beachtung in der wissenschaftlichen und industriellen Forschung, da sie eine energieeffiziente und kostengünstige Möglichkeit bieten, lokale Energieressourcen, -speicher und Lasten miteinander zu verbinden. Trotz nachgewiesener energetischer Vorteile ergeben sich auch neue technische Herausforderungen, von denen die Systemstabilität unter allen Betriebsbedingungen für einen unterbrechungsfreien Betrieb von entscheidender Bedeutung ist. Ziel dieser Arbeit ist es daher, mögliche Stabilitätsprobleme typischer DC-Verteilnetze zu untersuchen, die mit den Regelkreisauslegungen seiner leistungselektronischen Stellglieder und der Menge und Verteilung der an das DC-Netz angeschlossenen kapazitiven Energiespeicherelemente zusammenhängen.

Es werden passende Simulationsmodelle hergeleitet, mit denen eine Untersuchung und Optimierung der Klein- und Großsignalstabilität und des Zeitbereichsverhalten möglich ist. Vor- und Nachteile verschiedener Auslegungsvarianten werden anhand praxisnaher Betrachtungsfälle diskutiert. Weiterhin werden zwei verschiedene Messmethoden zur Verifikation der Modellaussagen vorgestellt, mit deren Hilfe die Bestätigung der simulativ erzielten Erkenntnisse in der praktischen Anwendung möglich ist.