Systematic Stability Analysis, Evaluatation and Testing Process and Platform for Grid-connected Power Electronic Equipment

Der Anteil der netzgekoppelten leistungselektronischen Geräte ist bereits groß genug, um die dynamischen Eigenschaften des Energiesystems zu beeinflussen. Die Gewährleistung der Stabilität von netzgekoppelten leistungselektronischen Geräten in allen relevanten Situationen ist eine der Grundlagen für den zuverlässigen Betrieb von Energiesystemen. Im Gegensatz zu konventionellen rotierenden Maschinen hängt die Stabilität der leistungselektronischen Geräte primär von der angewandten Steuer- und Regelungsstrategie ab, in der Praxis existiert eine große Vielfalt unterschiedlicher, meist komplexer, Regelungsstrategien. Bei der Untersuchung der Stabilität solcher Systeme muss das nicht lineare Verhalten der leistungselektronischen Geräte berücksichtigt werden. Die Vielfalt an implementierten Strategien, in Kombination mit den Anforderungen eines hohen Detaillierungsgrades bei der Modellierung, sind die Hauptgründe dafür, dass das Stabilitätsverhalten von netzgekoppelten leistungselektronischen Geräten durch Anwendung bisheriger Prüfmethoden nicht zufriedenstellend reproduziert werden kann. In den letzten Jahren traten häufig Fehler auf, die aufgrund von Stabilitätsproblemen zum Auslösen der Schutzeinrichtung der Umrichter führten und damit die Geräte ungewollt vom Netz trennten, obwohl diese Einheiten standardisierte Fehlerkonformitätstests erfolgreich bestanden hatten. In diesem Artikel wird diese Stabilität analysiert und auch eine dreidimensionale Stabilitätsanalysemethode vorgeschlagen, um das Systemverhalten umfassend zu untersuchen. Diese drei Dimensionen sind die Dimension der Zeitskala, die Dimension der Anzahl der Geräte und die lokale oder globale Reichweite der Dimension der Stabilitätsanalyse. Basierend auf diesem dreidimensionalen Rahmen wird ein Stabilitätsbewertungs- und Testprozess vorgeschlagen, welcher ein Hardware-in-the-Loop-Testkonzept verwendet. Die Methode wird vorgestellt und es werden Ergebnisse präsentiert, welche die praktische Anwendbarkeit verifizieren.