Konzeption und Entwurf integrierter Regelungen für Modulare Multilevel Umrichter

Konzeption und Entwurf integrierter Regelungen für Modulare Multilevel Umrichter von Münch,  Philipp
In der Energietechnik wächst die Verwendung von Umrichtern durch den Einsatz regenerativer Energien. Besonders Photovoltaik- und Windkraftanlagen benötigen Umrichter zur Einspeisung von elektrischer Energie in das Versorgungsnetz. Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung. In dieser Dissertation werden Strategien und Verfahren zur Regelung von Modularen Multilevel Umrichtern (MMC) am Beispiel der HGÜ vorgestellt. Die gezeigten Methoden werden verstärkt aus regelungstechnischer Sicht entwickelt und erläutert. Diese Sichtweise stellt eine weitgehend neuartige Herangehensweise für eine Aufgabe dar, welche heutzutage meist mit gängigen Methoden aus der Energietechnik gelöst wird. Es wird eine erweiterte Mehrgrößenregelstrategie für MMCs vorgeschlagen, die im Vergleich zu bisherigen Technologien die erhöhte Anzahl an Regelungszielen berücksichtigt und den höheren Freiheitsgrad eines MMC-Systems einbezieht. Hierzu werden Zustandsraummodelle und Reglerentwurfsverfahren entwickelt und die praxisrelevanten Themen Stell- und Messtotzeiten, stationäre Genauigkeit, Regelung von Mit-, Gegen-, und Nullsystemströmen und unerwünschte harmonischer Oberschwingungen untersucht. Zur besseren Vorstellung des gesamten Systemverhaltens werden Simulationen von Netzfehlerfällen gezeigt, welche die Effektivität und Effizienz der entwickelten Verfahren zeigen.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Effizienzerhöhung von Multilevel-basierten HVDC-Übertragungen

Effizienzerhöhung von Multilevel-basierten HVDC-Übertragungen von Hohmann,  Fabian
Die steigende Nachfrage nach regenerativer Energie in urbanen Räumen sorgt für eine immense Belastung des vorhandene Wechselstromnetzes. Die Hochspannungsgleichstromübertragung sorgt hier für eine verlustarme Energieübertragung über lange Strecken und ermöglicht damit eine dezentrale Energieversorgung. Sie wird eine zentrale Rolle in der zukünftigen Energieübertragung spielen. Der Modulare Multilevel Konverter fungiert dabei als Schnittstelle zwischen Gleich- und Wechselspannungsnetz. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Effizienzerhöhung bzw. der Reduktion der elektrischen Verluste im Betrieb eines Modularen Multilevel Konverters. Die Halbbrücke ermöglicht dabei die höchste Leistungsübertragung in Bezug auf die verbaute Halbleiterfläche und bildet in dieser Arbeit den zentralen Untersuchungsgegenstand. Während des regulären Betriebs liegt eine stärkere Belastung der unteren Halbleiter in der Halbbrücke vor, welche sich zwischen den Anschlusslaschen befinden. Untersucht wird der parallele Betrieb einer Scheibenzellendiode zur vorhandenen Moduldiode und die vollständige Substitution dieser mittels eines Verlustleistungsmodells, welches die mittleren Verluste eines Submoduls in Abhängigkeit der Übertragungsleistung und des Lastwinkels beschreibt. Mit Hilfe neuartiger Scheibenzellendioden und optimierten Schaltvorgängen können die Gesamtverluste beim Einsatz gleicher Chipfläche um ca. 20 % reduziert werden. Ein weiterer Untersuchungsgegenstand ist die Verwendung von Siliziumkarbid für die Hochspannungsgleichstromübertragung. Die Verluste werden hier auf Basis eines aktuellen 3300 V MOSFET für die Halb- und Vollbrücke untersucht. Zudem wird eine Abschätzung zur zukünftigen Entwicklung der Leistungsfähigkeiten von Siliziumkarbid Bauteilen gegeben. Speziell für die Hochspannungsgleichstromübertragung wird dabei auf die Frage der Sperrspannungsklasse mit der höchsten spezifischen Leistung eingegangen.
Aktualisiert: 2022-12-30
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Ein Beitrag zur Optimierung der elektrischen Feldstärkeverteilung in LDPE unter HGÜ-Beanspruchung

Ein Beitrag zur Optimierung der elektrischen Feldstärkeverteilung in LDPE unter HGÜ-Beanspruchung von Fuchs,  Karsten
International etabliert sich die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) aufgrund von größer werdenden Übertragungsstrecken immer mehr zum Stand der Technik. National rückt die HGÜ mit polymeren Kabeltrassen für Spannungen bis 525 kV in den Fokus. In solchen Isolierstoffen stellt sich im stationären Zustand eine Veränderung und Umkehr der elektrischen Feldstärkeverteilung im Isolationsmaterial ein. Diese Effekte sind überwiegend auf die elektrische Leitfähigkeit und Raumladungsakkumulation zurückzuführen. Das Augenmerk der Untersuchungen richtet sich auf wärmeleitfähige Compounds mit vernetztem Polyethylen (LDPE) als Basispolymer und unterschiedlichen Füllstoffanteilen von hexagonalem Bornitrid (h-BN) bis maximal 20 Vol.-%. Anhand der Messungen von dielektrischen Parametern, wie elektrische Leitfähigkeit und Durchschlagsfestigkeit, wurde eine grundsätzliche Eignung dieser Compounds für HGÜ-Kabel festgestellt. Jedoch wurden noch keine Alterungs- und Langzeiteffekte berücksichtigt.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Transiente und stationäre Potentialverteilung in Gleichspannungsdurchführungen bei thermischen Belastungen

Transiente und stationäre Potentialverteilung in Gleichspannungsdurchführungen bei thermischen Belastungen von Reumann,  Andreas
Die Temperatur eines Dielektrikums hat einen starken Einfluss auf die zugehörige elektrische Leitfähigkeit. Durch die in Durchführungen vorkommenden hohen Temperaturgradienten nehmen die veränderten Leitfähigkeiten einen starken Einfluss auf die Aufteilung des elektrischen Potentials. Bisher wurde die Verschiebung des Potentials nur durch Simulationen ermittelt. In dieser Arbeit wurde erstmalig die experimentelle Ermittlung der Potentialverteilung im Inneren einer Gleichspannungsdurchführung gemessen. Somit konnte nachgewiesen werden, dass die thermisch-elektrische Potentialverschiebung in der Realität auftritt. Mit dem Simulationsmodell ist es möglich die transiente und stationäre Potentialverteilung bei gegebener Temperaturverteilung zu berechnen. Die Simulationen und Messungen zeigen die erwartete Potentialverschiebung und quantifizieren damit die erhöhte Feldstärkebelastung des Isolationsmaterials in diesen Gebieten. Weiterführende Simulationen stellen die Problematik bei Umpolmessungen dar. Die vorgestellte Arbeit erweitert somit das Verständnis der thermisch-elektrischen Vorgänge in HGÜ-Durchführungen.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Hochausnutzung leistungselektronischer Stellglieder mit Sonderfunktionen in der Hochspannungsgleichstromübertragung

Hochausnutzung leistungselektronischer Stellglieder mit Sonderfunktionen in der Hochspannungsgleichstromübertragung von Hofmann,  Viktor
Der wachsende Energiebedarf und der zunehmende Anteil regenerativer Energien begünstigen einen Wandel der Erzeugerstruktur. Die damit einhergehenden, neuen technischen Herausforderungen können durch die bestehende Wechselstromtechnik nicht allein gemeistert werden. Die Hochspannungsgleichstromübertragung bietet in diesem Rahmen passende Lösungen und stellt ein zentrales Thema der zukünftigen Energieversorgung dar. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich in diesem Zusammenhang mit der Hochausnutzung leistungselektronischer Stellglieder in der Hochspannungsgleichstromübertragung. Einen Schwerpunkt stellen dabei die benötigten Modularen Multilevel Konverter sowie Topologien zur Lastflussregelung dar. Neben der reinen Energiewandlung werden von den Stellgliedern zunehmend zusätzliche Sonderfunktionen gefordert. In diesem Kontext werden verschiedenste Schaltungskonzepte und Betriebsverfahren umfassend analysiert, optimiert und miteinander verglichen. Weiterhin werden neuartige Lösungen vorgestellt, die verbesserte Betriebseigenschaften gegenüber dem Stand der Technik aufweisen und einen Beitrag zur Steigerung der Stabilität, Leistungsfähigkeit und Effizienz zukünftiger Versorgungsnetze leisten.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Berücksichtigung dielektrischer Materialeigenschaften in der Finiten-Elemente-Simulation von HGÜ-Isoliersystemen

Berücksichtigung dielektrischer Materialeigenschaften in der Finiten-Elemente-Simulation von HGÜ-Isoliersystemen von Wirth,  Isabell
Verbrauchsfern erzeugter Strom kann über große Distanzen am wirtschaftlichsten mittels der Hochspannungsgleichstromübertragung transportiert werden. Dies führt zu einer veränderten elektrischen Belastung der Hochspannungskomponenten. Transiente Übergangsvorgänge bestimmen die elektrischen Feldverteilungen. Bisherige FEM-Berechnungen vernachlässigen dabei meist die langsamen Polarisationsvorgänge der Transienten. In dieser Arbeit werden hierfür auf Basis des bekannten Debye-Ansatzes und in Analogie zum Netzwerkmodell, zusätzliche Differentialgleichungen direkt in die FEM einbezogen, welche die feld- und temperaturabhängigen Polarisationsströme individuell abbilden. Zur Verifizierung des Berechnungsverfahrens werden transiente Potentialverläufe an den Steuerbelägen von modifizierten Hochspannungsdurchführungen unter Gleich- und Umpolspannungen sowie unter thermischen Gradienten gemessen. Auswirkungen auf Prüf- und Belastungsszenarien werden anhand von Simulationen diskutiert.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Verlustbestimmung an HGÜ-Mehrpunkt-Stromrichtermodulen

Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Verlustbestimmung an HGÜ-Mehrpunkt-Stromrichtermodulen von Binder,  Ole
In der Arbeit werden das Schalt- und Verlustverhalten von Teilmodulen (en: submodules, TM) experimentell untersucht. Hierfür wird der Betrieb eines modularen Mehrpunkt-Stromrichters (en: modular multilevel converter, MMC) für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) anhand von Szenarien nachgebildet. Geeignete Versuchsanordnungen werden hergeleitet sowie der Aufbau der neu eingerichteten Versuchsanlage, der neu entwickelten niederinduktiven Teilmodule und des speziell für die Untersuchungen zusammengestellten Messsystems dokumentiert. Die Verlustbestimmung erfolgt durch die Auswertung gemessener elektrischer Signale. Einblick in die Schaltvorgänge und die thermische Belastung des TM-Prüflings während des Prüfbetriebs wird gegeben. Welchen Verlustanteil im Prüfling die Schalthandlungen und Durchlasszustände der IGBTs und Dioden sowie der Teilmodul-Kondensator verursachen, wird aufgezeigt. Die Genauigkeit bei der TM-Verlustbestimmung während des kontinuierlichen Szenario-Betriebs unter Verwendung der eingeführten Auswerte-Methodik wird analysiert. Abschließend werden das Messsystem und die relevanten Messketten ausführlich untersucht. Es werden Maßnahmen abgeleitet, um eine hohe Genauigkeit bei den elektrischen Messungen und der Verlustbestimmung zu erreichen. Das Messsystem wird für das Messen von Gleich- und Wechselspannungen sowie Sprung- und Impulsantworten kalibriert und die erreichten Messunsicherheiten werden aufgeführt. Auf Basis der Kalibrierergebnisse wird die erreichbare Unsicherheit berechnet, mit der Schalt- und Leitungsverluste mit Hilfe des verwendeten Messsystems bestimmt werden können. Mit Abschluss dieser Arbeit stehen eine Versuchsumgebung und ein Referenzmesssystem bereit, um das Schalt- und Verlustverhalten von MMC-Teilmodulen zu analysieren und zu optimieren.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Systemsicherheit durch kurative Maßnahmen von HGÜ-Systemen

Systemsicherheit durch kurative Maßnahmen von HGÜ-Systemen von Saß,  Florian
In der heutigen Betriebsführung von elektrischen Energiesystemen stellt der Redispatch von konventionellen Kraftwerken ein wesentliches Werkzeug zur Wahrung der durch das (n-1)-Kriterium geprägten Systemsicherheit dar. Im Zuge des gegenwärtigen Zubaus erneuerbarer Energieträger gepaart mit einer Verzögerung des Netzausbaus, nehmen die Häufigkeit und das Volumen dieser kostenintensiven Eingriffe zu. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, stellt der Einsatz kurativer Maßnahmen innerhalb der Netzbetriebsführung gegenwärtig einen relevanten Untersuchungsgegenstand dar. Zeitgleich wird der Einsatz selbstgeführter HGÜ-Systeme innerhalb Deutschlands zur Unterstützung des bestehenden Transportnetzes forciert. Diese Technologie bietet neue Freiheitsgrade im Netzbetrieb, die sich auch zur Erbringung kurativer Maßnahmen eignen. Der Autor liefert eine Einordnung möglicher kurativer Beiträge von selbstgeführten HGÜ-Systemen zu stationären und dynamischen Aspekten der Systemsicherheit. In einem nächsten Schritt wird ein Verfahren entworfen, das eine automatisierte Anpassung der Wirk- und Blindleistungsarbeitspunkte der Umrichter im Falle von Betriebsmittelausfällen ermöglicht. Verletzungen der Systemsicherheit, in diesem Fall Betriebsmittelauslastungen und Knotenspannungen, kann somit kurativ begegnet werden. Das als HGÜ-RAS bezeichnete Verfahren gliedert sich in eine lokale Identifikation von Störungen, eine systemweite Koordination der Arbeitspunktanpassungen, sowie deren netzverträgliche Aktivierung. Die Eignung der beschriebenen Module, sowie die Zulässigkeit des gesamten HGÜ-RAS Ansatzes werden mittels quasi-stationärer und dynamischer Simulationen bewiesen. Die beschriebenen Untersuchungen erfolgen mittels eines für diese Arbeit entwickelten AC-HGÜ-Benchmarknetzes, welches eine Abbildung realitätsrelevanter Phänomene sicherstellt. Das HGÜ-RAS eignet sich sowohl für den Einsatz für vermaschte HGÜ-Netzen, als auch für einzelne HGÜ-Verbindungen. Durch die Berücksichtigung von für Übertragungsnetzbetreiber relevanten Aspekten wird ein direkter Bezug zur Praxis gewährleistet.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Automatisierte Betriebsführung von HGÜ-Verbindungen in einem synchronen Verbundsystem

Automatisierte Betriebsführung von HGÜ-Verbindungen in einem synchronen Verbundsystem von Frey,  Katharina
Diese Arbeit entwickelt automatisierte Betriebsführungskonzepte für HGÜ-Verbindungen, die sich innerhalb eines synchronen Verbundsystems befinden. Neben der Umsetzung verschiedener Zielfunktionen, wird auch der Parallelbetrieb mehrerer parallel verlaufender HGÜ-Verbindungen untersucht. Die abschließende Bewertung verdeutlicht die Vor- und Nachteile der entwickelten Methoden und ermöglicht einen Vergleich der Konzepte untereinander.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Netzbetriebsverfahren zur Koordinierung von Phasenschiebertransformatoren und HGÜ-Verbindungen im Verbundnetz

Netzbetriebsverfahren zur Koordinierung von Phasenschiebertransformatoren und HGÜ-Verbindungen im Verbundnetz von Wolfram,  Martin
Die Übertragungsnetzbetreiber reagieren auf entstehende Überlastungen einzelner AC-Leitungen sowohl mit dem Ausbau des AC-Netzes als auch mit der vermehrten Integration von Phasenschiebertransformatoren (PST) und Hochspannungsgleichstromübertragungen (HGÜ), die eine definierte Beeinflussung der AC-Wirkleistungsflüsse ermöglichen. Zur Vermeidung von negativen Wechselwirkungen zwischen diesen Betriebsmitteln widmet sich die Arbeit der Fragestellung, wie sich geeignete Arbeitspunkte von PSTs und HGÜs zur Wahrung der Netzsicherheit bestimmen lassen. Dazu wird ein einheitliches Netzbetriebsverfahren entworfen, dass unterschiedliche Methoden zur Koordinierung von PST und HGÜ verwendet, um so auf die verschiedenen zeitlichen Gegebenheiten während der Netzbetriebsplanung und der Netzbetriebsführung einzugehen. Diese Methoden werden mithilfe numerischer Fallstudien an einem entworfenen Testnetz untersucht und deren Eignung analysiert.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Auswirkungen eines vermaschten Offshore-Netzes in HGÜ-Technik auf die Netzführung der angeschlossenen Verbundsysteme

Auswirkungen eines vermaschten Offshore-Netzes in HGÜ-Technik auf die Netzführung der angeschlossenen Verbundsysteme von Hennig,  Tobias
ufgrund des steigenden Anteils erneuerbarer Energien an der elektrischen Energieerzeugung und der zunehmenden Bedeutung des internationalen Stromhandels befinden sich die elektrische Energieversorgung und insbesondere der Betrieb von Energieversorgungsnetzen derzeit in einem Umbruch. Ein in der Öffentlichkeit vielschichtig wahrgenommenes und kritisch hinterfragtes Themenfeld ist dabei die Netzanbindung von Offshore-Windenergie, die über große Distanzen in das bestehende Übertragungsnetz eingebunden werden muss. Aufgrund der großen Entfernungen und verschiedenen technischen und ökonomischen Vorteilen gegenüber der Drehstromtechnik geschieht die Anbindung an das Festland oftmals unter Verwendung der Hochspannungsgleichstromübertragung. Eine viel in der Forschung und Entwicklung diskutierte Erweiterung eines solchen Konzepts auf vermaschte Gleichstromnetze könnte durch die gleichzeitige Erhöhung der Übertragungskapazitäten zwischen Marktgebieten bis hin zu Verbundsystemen einen weiteren Vorteil des Offshore-Netzausbaus für die internationale Energiewirtschaft heben. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich diese Arbeit mit den Auswirkungen eines solchen Gleichstromnetzes auf die Netzführung der angeschlossenen Verbundsysteme. Der Fokus liegt dabei auf der Bewertung der Netzsicherheit (Netzsicherheitsberechnung) und auf der Regelung der Systembilanz (Frequenzregelung). Zwischen beiden Aspekten können gegenseitige Beeinflussungen identifiziert werden, die innerhalb der Netzführung zu berücksichtigen sind. Für die Integration verschiedener Regelungen von hybriden Drehstrom-Gleichstrom-Netzverbünden in herkömmliche Analysemodule von Leitsystemen wurden Berechnungs- und Simulationsverfahren sowie stationäre und dynamische Systemmodelle entwickelt.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Automatisierte Betriebsführung von HGÜ-Verbindungen in einem synchronen Verbundsystem

Automatisierte Betriebsführung von HGÜ-Verbindungen in einem synchronen Verbundsystem von Frey,  Katharina
Diese Arbeit entwickelt automatisierte Betriebsführungskonzepte für HGÜ-Verbindungen, die sich innerhalb eines synchronen Verbundsystems befinden. Neben der Umsetzung verschiedener Zielfunktionen, wird auch der Parallelbetrieb mehrerer parallel verlaufender HGÜ-Verbindungen untersucht. Die abschließende Bewertung verdeutlicht die Vor- und Nachteile der entwickelten Methoden und ermöglicht einen Vergleich der Konzepte untereinander.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Netzfehler in vermaschten HGÜ-Netzen : ein Verfahren zur Berechnung, Detektion, Fehlerklärung

Netzfehler in vermaschten HGÜ-Netzen : ein Verfahren zur Berechnung, Detektion, Fehlerklärung von Troitzsch,  Constanze
Weltweit wird der Aufbau von Energieübertragungsnetzen basierend auf Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) diskutiert. Eine mögliche Anwendung ist der Transport verbraucherfern regenerativ erzeugter Energie in die Lastzentren, wodurch bestehende Drehstromübertragungssysteme entlastet werden. Aus diesem Grund sind die Verfügbarkeit von HGÜ-Netzen und damit der Umgang mit DC-Fehlern von enormer Bedeutung. Durch die fehlenden natürlichen Nulldurchgänge und großen Anstiege der Fehlerströme ist eine Anwendung bestehender AC-Schutztechniken nicht möglich. Dies erfordert den Entwurf neuartiger HGÜ-Netzschutzkonzepte, die die in Drehstromsystemen etablierten Anforderungen hinsichtlich Schnelligkeit, Zuverlässigkeit, Empfindlichkeit, Selektivität und Wirtschaftlichkeit erfüllen. Der Gegenstand dieser Arbeit ist die Ermittlung von Netzfehlercharakteristiken in ausgedehnten vermaschten HGÜ-Netzen und daraus abgeleitet die Konzeption und Analyse von Fehlerdetektions- und Fehlerklärungsverfahren. Dabei wird der Fokus auf DC-Leitungsfehler gelegt.
Aktualisiert: 2019-11-13
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Diversitäre Redundanz gemischter AC-HGÜ-Netze durch schnelle korrektive Maßnahmen

Diversitäre Redundanz gemischter AC-HGÜ-Netze durch schnelle korrektive Maßnahmen von Saß,  Florian
Vermaschte HGÜ-Netze können zum Aufbau eines dem AC-Netz überlagerten Overlay-Netzes eingesetzt werden. Der Betrieb eines solchen Netzes erfordert eine schnelle Reaktion auf Störungen im AC- und im HGÜ-Netz. Um diese seitens der HGÜ-Umrichter zu ermöglichen, ist ein schnelles Anpassen der Umrichter-Arbeitspunkte erforderlich. Um dem teilweise sehr zeit-kritischen Verlauf solcher Störszenarien zu begegnen, wird ein Verfahren vorgestellt, das eine schnelle Korrektur der Umrichter-Arbeitspunkte ermöglicht. Entsprechend einer Liste möglicher kritischer Betriebsmittelausfälle werden auf zentraler Ebene mittels einer Optimal Power Flow-Berechnung korrektive Umrichter-Arbeitspunkte erstellt und auf lokaler Ebene innerhalb der Umrichter-Steuerung abgelegt. Lokale Messungen ermöglichen die Identifikation von eintretenden kritischen Ausfallszenarien und eine Aktivierung der entsprechend vorberechneten Korrekturmaßnahmen. Auf diese Weise kann der AC-HGÜ-Netzverbund bei Ausfall eines Betriebsmittels durch korrektive Maßnahmen in den (n-1)-sicheren Zustand überführt werden. Der Begriff der Diversitären Redundanz wird an dieser Stelle eingeführt.
Aktualisiert: 2021-12-13
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Hochspannungsgleichstromübertragung – Eigenschaften des Übertragungsmediums Freileitung

Hochspannungsgleichstromübertragung – Eigenschaften des Übertragungsmediums Freileitung von Berger,  Frank, Fuchs,  Karsten, Novitskiy,  Alexander, Westermann,  Dirk
Die Änderung des Erzeugungsmixes in Deutschland erfordert den Zubau neuer Transportkapazitäten. Die für das deutsche Verbundnetz neue Aufgabe des Hochleistungs-/Langstreckentransports elektrischer Energie erfordert den Einsatz von Hochspannungsgleichstromübertragungsstrecken (HGÜ-Strecken), eingebettet in das synchrone Drehstromverbundnetz. Als Übertragungsmedium können dabei Freileitungen zum Einsatz kommen. Die vorliegende Publikation beschäftigt sich mit den technischen Grundlagen und einer Gegenüberstellung der heute im Einsatz befindlichen Technologievarianten. Für mögliche Ausführungsformen zukünftiger Freileitungen werden je nach Spannungsebene die zu erwartenden Emissionen der elektrischen und magnetischen Feldemissionen im Nenn- und Fehlerbetrieb beschrieben. Die Analysen erfolgen anhand der im Juni 2013 novellierten Fassung der 26.BImSchV, den berufsgenossenschaftlichen Regeln zum Arbeitnehmerschutz und aktuellen Studien der Weltgesundheitsorganisation zu elektromagnetischen Beeinflussungsfragen. Das Buch wendet sich an die Übertragungsnetzbetreiber und Hersteller sowie an das interessierte Fachpublikum an den Universitäten.
Aktualisiert: 2019-11-13
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Konzeption und Entwurf integrierter Regelungen für Modulare Multilevel Umrichter

Konzeption und Entwurf integrierter Regelungen für Modulare Multilevel Umrichter von Münch,  Philipp
In der Energietechnik wächst die Verwendung von Umrichtern durch den Einsatz regenerativer Energien. Besonders Photovoltaik- und Windkraftanlagen benötigen Umrichter zur Einspeisung von elektrischer Energie in das Versorgungsnetz. Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung. In dieser Dissertation werden Strategien und Verfahren zur Regelung von Modularen Multilevel Umrichtern (MMC) am Beispiel der HGÜ vorgestellt. Die gezeigten Methoden werden verstärkt aus regelungstechnischer Sicht entwickelt und erläutert. Diese Sichtweise stellt eine weitgehend neuartige Herangehensweise für eine Aufgabe dar, welche heutzutage meist mit gängigen Methoden aus der Energietechnik gelöst wird. Es wird eine erweiterte Mehrgrößenregelstrategie für MMCs vorgeschlagen, die im Vergleich zu bisherigen Technologien die erhöhte Anzahl an Regelungszielen berücksichtigt und den höheren Freiheitsgrad eines MMC-Systems einbezieht. Hierzu werden Zustandsraummodelle und Reglerentwurfsverfahren entwickelt und die praxisrelevanten Themen Stell- und Messtotzeiten, stationäre Genauigkeit, Regelung von Mit-, Gegen-, und Nullsystemströmen und unerwünschte harmonischer Oberschwingungen untersucht. Zur besseren Vorstellung des gesamten Systemverhaltens werden Simulationen von Netzfehlerfällen gezeigt, welche die Effektivität und Effizienz der entwickelten Verfahren zeigen.
Aktualisiert: 2023-04-17
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