Modulation and dynamic control of intelligent dual-active-bridge converter based substations for flexible dc grids

• Modulation und dynamische Steuerung von auf intelligenten Dual-Active-Bridge-Umrichtern basierenden Umspannwerken für flexible Gleichstromnetze

Hu, Jingxin; de Doncker, Rik W. (Thesis advisor); Kolar, Johann W. (Thesis advisor)

1. Auflage. - Aachen : E.ON Energy Research Center, RWTH Aachen University (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: E.ON Energy Research Center : PGS, Power Generation and Storage Systems 69
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (VI, 138 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Diese Dissertation schlägt eine verbesserte Modulation und dynamische Steuerung von dreiphasigen Hochleistungs-Dual-Active-Bridge (DAB3) DC-DC-Wandlern vor, um die Betriebsleistung und die Funktionen von intelligenten Gleichstrom-Umspannwerken in Gleichstromnetzanwendungen zu verbessern. Mit der zunehmenden Integration erneuerbarer Energien, Energiespeichersystemen und den aufkommenden Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge bieten Gleichstromverteilnetze zahlreiche Vorteile, z.B. höherer Wirkungsgrad, höhere übertragbare Leistungen und höhere Flexibilität im Vergleich zu bestehenden Wechselstromnetzen. Die Schlüsselkomponente für flexible Gleichspannungsnetze ist das intelligente Gleichstrom-Umspannwerk auf der Basis von Hochleistungs-Gleichspannungswandlern, die über einen weiten Spannungs- und Leistungsbereich einen hohen Wirkungsgrad erzielen, den Leistungsfluss und die Netzspannung dynamisch steuern und Kurzschlussfehler überstehen. Durch den Einsatz des vorgeschlagenen asymmetrischen Tastverhältnis-Regelungsverfahrens wird der weichschaltende Bereich des DAB3-Wandlers insbesondere in Arbeitspunkten mit geringer Last über einen weiten Spannungsbereich erheblich erweitert. Danach wird in der Dissertation auch eine neue Methode vorgestellt, mit der der Transformatorwicklungsstrom und der Magnetisierungsfluss des DAB3-Wandlers sofort und gleichzeitig im transienten Bereich gesteuert werden kann. Dadurch können die Gleichstrom-Umspannwerke den Leistungsfluss dynamisch steuern, ohne eine Sättigung des Transformatorkerns zu verursachen. Schließlich wird ein Gleichstrom-Fehlerdurchlaufverfahren für den DAB3-Wandler vorgeschlagen, das den unterbrechungsfreien Schutz von Gleichstromnetzen ermöglicht.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614510]
• [616400]
• Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614500]