RT23 | Echtzeitsimulation einer dreiphasigen Doppelaktivbrücke

Der Einsatz von Gleichspannung in verschiedenen Anwendungsbereichen gewinnt aufgrund des Bedarfs an einer effizienten und nachhaltigen Energieversorgung zunehmend an Bedeutung, insbesondere im Zusammenhang mit der Integration erneuerbarer Energien und Energiespeichersystemen. Obwohl Gleichstromnetze mehrere Vorteile wie verbesserte Regelbarkeit, Systemeffizienz und wirtschaftliche Machbarkeit bieten, stellen Schutzstrategien für Gleichstromnetze eine größere Herausforderung dar als solche für Wechselstromnetze. Dies liegt daran, dass in Gleichstromnetzen der Nulldurchgang des Stroms fehlt. Daher sind speziell entwickelte Gleichstrom-Leistungsschalter oder schalterlose Gleichstromnetze erforderlich, die Modulationsverfahren zur Begrenzung des Ausgangsstroms nutzen, um Fehler zu beseitigen. Im Rahmen des FEN-Mittelspannungs-Gleichstrom-Forschungsnetzes wird eine für 5 kV ausgelegte dreiphasige Dual-Active-Bridge (DAB) untersucht. Der Wandler arbeitet mit einer Schaltfrequenz von 1 kHz, und drei einphasige Hochfrequenztransformatoren sorgen für die galvanische Trennung. Um diesen DC/DC-Wandler in schalterlosen Gleichstromnetzen einsetzen zu können, wurde eine Regelung zur Begrenzung des Fehlerstroms entwickelt, die verschiedene Aspekte von Hochleistungswandlern berücksichtigt. Der kritischste Faktor ist die geringe Streuinduktivität der Wandlertransformatoren, die zu einer hohen Leistungsdynamik im Normalbetrieb und zu übermäßigen Fehlerströmen führt, wenn die Zwischenkreisspannung zusammenbricht. Der Vortrag wird die Notwendigkeit hoher Abtastfrequenzen und kurzer Zeitschritte bei der Durchführung von Echtzeitsimulationen einer dreiphasigen DAB aufzeigen und die Ergebnisse mit einem tatsächlichen Prototyp vergleichen. Darüber hinaus werden Modulationen zur Fehlerstrombegrenzung unter Verwendung des neuartigen elektrischen hardware vorgestellt und diese Ergebnisse mit Offline-Simulationen verglichen. Abschließend wird einehardwareulation vorgestellt, die ein Durchfahren eines Fehlers innerhalb eines einzelnen Umrichters für den Einsatz in einem unterbrecherlosen Gleichstromnetz veranschaulicht.