Analyse und Synthese von Stromrichterkonzepten für Hochspannungsnetze mit AC-DC-Übertragung:
Die Versorgung mit elektrischer Energie ist für moderne Industrienationen von essentieller Bedeutung. Gerade in Deutschland werden verstärkt neue Stromtrassen diskutiert, geplant und teilweise bereits umgesetzt, um das Übertragungsnetz zu entlasten. Zum Teil sehr heftige und hitzige Debatten und Dis...
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
2015
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Zusammenfassung: | Die Versorgung mit elektrischer Energie ist für moderne Industrienationen von essentieller Bedeutung. Gerade in Deutschland werden verstärkt neue Stromtrassen diskutiert, geplant und teilweise bereits umgesetzt, um das Übertragungsnetz zu entlasten. Zum Teil sehr heftige und hitzige Debatten und Diskussionen erschweren jedoch die Installation in einigen Fällen nachhaltig. Dies wirft die Frage auf, inwieweit die aktuellen Netzleitungen durch Berücksichtigung innovativer Ideen und Ansätze effektiver genutzt werden können und so zumindest temporär eine Entlastung der aktuell angespannten Netzsituation erzielt werden kann. Darauf möchte die vorliegende Arbeit Antworten geben und Ansätze aufzeigen, den Leistungsdurchsatz bestehender Trassen zu erhöhen. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Anwendung eines Mischstromenergieübertragungsprinzips für bereits bestehende AC-Netze, bei denen der Gleichstrom des Gleichstromüberragungssystems in jeder Phase der Wechselstromübertragung integriert wird. Dabei wird durch jeden langen Bündelleiter der Strom mit Gleich- und Wechselanteil übertragen. Eine solche Anwendung erlaubt eine kombinierte Erhöhung der Übertragungskapazität und der Netzstabilität. Um das Mischstromübertragungsprinzip zu realisieren, werden die Schaltungskonzepte für die Einbindung des Gleichstroms in die Wechselstromübertragung vorgeschlagen. Als Stromrichter werden sowohl die Thyristor- als auch die modularen Multilevel-Konverter betrachtet. Für die beiden Stromrichter-Topologien werden basierend auf den Schaltungskonzepten die Regelungsstrukturen vorgestellt. Es wird im weiteren bestätigt, dass die Leistung, die mit Wechselstrom übertragen wird, durch den Gleichstromanteil der Mischstromübertragung beeinflusst werden kann. Dies wird in einem vermaschten Netz mit Kraftwerksgeneratoren umgesetzt, um die Leistungspendelungen, die dur++ |
| Beschreibung: | VIII, 140 Seiten Diagramme, Illustrationen |
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ABKUERZUNGSVERZEICHNIS......................................................................................................3
FORMELVERZEICHNIS..............................................................................................................
5
1 EINLEITUNG UND MOTIVATION DER ARBEIT
.......................................................................
8
2 STAND DER
TECHNIK.....................................................................................................
10
2.1
HGUE-TECHNOLOGIEN.............................................................................................10
2.1.1 TOPOLOGIE DES
HGUE-SYSTEMS......................................................................
10
2.1.2
UMRICHTER-TOPOLOGIE..................................................................................11
2.2
STABILITAETSERHOEHUNG...........................................................................................
17
2.3 NETZVERSTAERKUNG - ERHOEHUNG DER UEBERTRAGUNGSKAPAZITAET
.............................
20
3 FORSCHUNGSBEDARFE UND PRAEZISIERUNG DER AUFGABENSTELLUNG
................................
25
4 ANWENDUNG DES HMUE-PRINZIPS FUER BEREITS BESTEHENDE
AC-NETZE........................29
4.1 THEORETISCHE BERECHNUNGEN DER ERHOEHUNG DER UEBERTRAGUNGSKAPAZITAET
MITTELS
HMUE...................................................................................................................29
4.2 SCHALTUNGSKONZEPTE FUER PRAKTISCHE ANWENDUNG DES HMUE-PRINZIPS
.............
36
5 MODELLIERUNG DER HMUE-SYSTEME
.............................................................................
41
5.1 HMUE-SYSTEM MIT THYRISTOR-UMRICHTERN
.........................................................
41
5.1.1
GRUNDLAGEN..................................................................................................41
5.1.2 BESCHREIBUNG DER
REGELUNGSSTRUKTUR.......................................................44
5.1.3
MODELLBESCHREIBUNG...................................................................................52
5.2 HMUE-SYSTEM MIT MODULAR MULTILEVEL-UMRICHTERN
.........................................
58
5.2.1
GRUNDLAGEN..................................................................................................58
5.2.2
REGELUNGSBESCHREIBUNG.............................................................................61
5.2.3
MODELLBESCHREIBUNG...................................................................................73
5.3
SIMULATIONSERGEBNISSE......................................................................................
74
5.3.1 HMUE-MODELLE FUER
NETZVERBUND.................................................................
74
5.3.2 HMUE-MODELLE FUER PUNKT-ZU-PUNKT-UEBERTRAGUNG
.....................................
79
6 STABILITAETSUNTERSUCHUNGEN DES VERMASCHTEN NETZES MIT
HMUE.............................83
6.1 LEISTUNGSSCHWANKUNGEN BEI ENERGIEUEBERTRAGUNG IM VERMASCHTEN NETZ
.....
83
6.1.1 LEISTUNGSVERLAUF EINES KRAFTWERKSGENERATORS
........................................
83
6.1.2 LEISTUNGSVERLAUF BEI WECHSELSTROMUEBERTRAGUNG IM NETZ MIT ZWEI
KRAFTWERKSGENERATOREN............................................................................................86
INHALTSVERZEICHNIS
6.1.3 LEISTUNGSVERLAUF BEI MISCHSTROMUEBERTRAGUNG IM NETZ MIT ZWEI
KRAFTWERKSGENERATOREN............................................................................................
89
6.2 DAEMPFUNGSKONZEPT DER LEISTUNGSSCHWANKUNGEN MITTELS
GLEICHSTROMLEISTUNG BEI
MISCHSTROMENERGIEUEBERTRAGUNG........................................96
6.2.1 WEITERENTWICKLUNG DES REGELUNGSKONZEPTS DER HGUE MIT THYRISTOR-
UMRICHTERN.................................................................................................................98
6.2.2 WEITERENTWICKLUNG DES REGELUNGSKONZEPTS DER HGUE MIT MODULAREN
MULTILEVEL-UMRICHTERN............................................................................................
104
6.3
STABILITAET............................................................................................................109
6.4 EINFLUSS AUF DIE
NETZREGELUNG..........................................................................116
6.5
FEHLERFALLVERHALTEN..........................................................................................
120
6.6
SIMULATIONSERGEBNISSE....................................................................................
126
6.6.1 HMUE MIT VERKNUEPFUNG DES HGUE-SYSTEMS DURCH LUFTDROSSELN
.............
126
6.6.2 HMUE MIT VERKNUEPFUNG DES HGUE-SYSTEMS DURCH DEN STERN-PUNKT DER
ZICK-ZACK-SCHALTUNG DES STROMRICHTERTRANSFORMATORS
........................................
128
7
ZUSAMMENFASSUNG...................................................................................................131
8
AUSBLICK....................................................................................................................133
9
ANHANG.....................................................................................................................
135
LITERATURVERZEICHNIS
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Inhaltsverzeichnis
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