Modular multilevel converter M2C für multiterminal HVDC:
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| Published: |
Aachen
Shaker
2012
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| Series: | Forschungsberichte Leistungselektronik und Steuerungen
7 |
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INHALTSVERZEICHNIS I
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 2 1
2 UMRICHTER-TOPOLOGIEN FUR DIE ENERGIEUBERTRAGUNG 2 5
2.1 ZWEIPUNKT-UMRICHTER 26
2.2 NEUTRAL-POINT-CLAMPED UNIRICHTER 28
2.3 CAPACITOR-CLAMPED UNIRICHTER 31
2.4 SERIES CASCADED H-BRIDGE UNIRICHTER 34
2.5 HOCHSPANNUNGS-GLEICHSTROM-UBERTRAGUNG HGU 37
2.5.1 ENTWICKLUIIG DER HGU 37
2.5.2 AUSFIILIRUNG VON HGU-ANLAGEN 37
2.5.3 UBERSICHT VON HGU- UND FACTS-PROJEKTEN 41
3 MODULAR MULTILEVEL CONVERTER 4 5
3.1 STROMRICHTERKONZEPT 46
3.2 REGELUNGSKONZEPT DES M2C 55
4 KONZEPTION DER DOPPELSUBMODUL-ELEKTRONIK 6 5
4.1 AUTARKE DSM-VERSORGUNG 68
4.1.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE DER DSM-VERSORGUNG 68
4.1.2 AUGENIEINE KASKODENSCHALTUNG 69
4.1.3 TIEFSETZSTELLER MIT KASKODENSCHALTUNG 71
4.1.4 GALVANISCHE TRENNUNG MIT GLEICHRICHTERAUSGANG 72
4.2 IGBT TREIBERSCHALTUNG 74
4.2.1 SPANNUNGSVERSORGUNG DER TREIBERSCHALTUNG 74
4.2.2 KOMPARATORSCHALTUNG ZUR SCHALTSIGNALAUSKOPPLUNG 76
4.2.3 DARLINGTON-VERSTARKERSTUFE MIT GATE-ANSTEUERUNG 77
4.2.4 KAPAZITIVE LEISTUNGSEINKOPPLUNG 79
4.3 LWL-KONMIUIIIKATIONSSCHNITTSTELLE 82
4.3.1 EIGENSCHAFTEN DER KOMMURIIKATIONSSCHNITTSTELLE 82
4.3.2 REALISIERUNG DER KOMMUNIKATIONSSCHNITTSTELLE 85
4.3.3 FUNKTIONSWEISE DER KOMMUNIKATIONSSCHNITTSTELLE 86
4.3.4 CODIERUNG MIT ZYKLISCHEM (7,3)-CODE 89
4.3.5 PROTOKOLL DER SCHALTSIGNALIIBERTRAGUNG 91
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IMAGE 2
II
INHALTSVERZEICHNIS
5 MESSERGEBNISSE 9 7
5.1 VERMESSUNG DER DSM-VERSORGUNG 97
5.2 VERMESSUNG DER TREIBERSCHALTUNG 102
5.2.1 MESSUNG EINSCHALTVERHALTEN 103
5.2.2 MESSUNG AUSSCHALTVERHALTEN 104
5.2.3 MESSUNG REALES ABSCHALTVERHALTEN DES IGBT 105
5.2.4 VERMESSUNG DER SCHALT- UND VERRIEGELUNGSZEITEN DER I G B T . 10G
5.2.5 DOPPELSUBINODUL-TEST MIT DREIFACH-PULS 107
5.3 HOCHFAHRPROZESS (BLACK-START) 108
5.4 FREQUENZVARIABLE NETZEINSPEISUNG I L L
5.4.1 BETRIEB DER LABORANLAGE M2C ALS FREQUENZVARIABLE EINSPEISUNG AN
EINER DREIPHASIGEN INDUKTIVEN LAST I L L
5.4.2 SOLLWERTSPRUNG DER ENERGIEREGELUNG, ZUR SIMULATION EINER
NETZSTORUNG 116
5.5 BACK-TO-BACK BETRIEB 120
5.5.1 ELEKTRISCHE ENERGIEUBERTRAGUNG MIT HILFE VON NETZKURZKUPPLUNGEN
120
5.5.2 LABORANLAGE M2C IM SIMULIERTEN BACK-TO-BACK BETRIEB . . . 122
6 DC-BREAKER FIIR MULTITERMINAL DC-NETZE 131
6.1 NEUARTIGE SCHALTUNGSTOPOLOGIE EINES DC-BREAKERS 133
6.2 SIMULATION DES NEUARTIGEN DC-BREAKERS 138
6.2.1 UNIPOLARE ENERGIEUBERTRAGUNG MIT KURZSCHLUSS DER AUSGANGSSEITE 143
6.2.2 BIPOLARE ENERGIEUBERTRAGUNG MIT ERDFEHLER 146
6.3 ANALYTISCHE BETRACHTUNG DES DC-BREAKERS 151
6.3.1 FORMALE MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG 151
6.3.2 ANALYSE DER AUSLEGUNGSPARAMETER UND VERGLEICH DER ANALYTISCHEN
BERECHNUNG MIT DEN SIMULATIONSERGEBNISSEN 163
7 ZUSAMMENFASSUNG 169
8 ANHANG 1 7 1
8.1 AUFBAU DER M2C-LABORANLAGE 171
8.1.1 DOPPELSUBMODUL DSM 172
8.1.2 SCHALTWARTE 177
8.1.3 MESSDATENERFASSUNG DER ZSE 178
8.2 BETRIEBSMITTEL DER LABORANLAGE M2C 181
8.2.1 REO DREIPHASEN DC-VERSORGUNG (VDE 0160) 181
8.2.2 DROSSELDATEN 182
8.3 DIMENSIONIERUNG UND HARDWARETECHNISCHE REALISIERUNG DER
DSMVERSORGUNG : 183
8.4 BETRIEBSVERHALTEN DER LWL-KOIMNUNIKATIONSSCHNITTSTELLE 188 8.4.1
UBERTRAGUNGSBEISPIELE 188
8.4.2 BARKER-CODE ERKENNUNG 190
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS III
8.5 ERGANZENDE MESSERGEBNISSE ZU DEN KAPITELN 5.4 UND 5.5 193
8.5.1 MESSMITTEL ZUR MESSUNG AN DER LABORANLAGE M2C 195
8.5.2 MESSUNG BEI U L L = 200V UND / I = 16, 67HZ 196
8.5.3 MESSUNG BEI U L L - 1200V UND F I - DOHZ 198
8.5.4 MESSUNG BEI U L L = 500V UND POSITIVEM SOLLWERTSPRUNG . . . 200
8.5.5 MESSUNG BEI UL: U L L = 1200V UND / I = 60 HZ U2: U L L = 600V UND
F I = 60HZ 202
8.5.6 MESSUNG BEI UL: U L L = 1200V UND = 6 0 / / Z
U2: U L L = 1200V UND F T = 60 HZ 204
8.6 ERGANZENDE VERGLEICHE DER ANALYTISCHEN BERECHNUUG ZU KAPITEL 6.3.2
206 8.7 DESERTEC FOUNDATION 210
LITERATURVERZEICHNIS 215
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