Untersuchung der Stabilität nach low voltage ride-through, verursacht durch den Phasenregelkreis des netzseitigen Umrichters
Abbildung: Stabilitätskennlinie und Ausgangsphasenwinkel der PLL. θEP ist der Phasenwinkel, bei dem die PLL-Kennlinie die Linie vPCC;q = 0 schneidet und damit den stationären Punkt des PLL-Reglers definiert. CCA bezeichnet den „critical clearing angle“, d. h. die den maximalen Winkel, der bei einem Fehler eine Rückkehr in den stabilen Betrieb erlaubt.
Es wurde festgestellt, dass erneuerbare Erzeugungsanlagen wie Photovoltaik und Windkraft manchmal einen Spannungseinbruch nicht stabil überstehen können (low voltage ride through), selbst wenn sie die Netzverträglichkeitsprüfungen bestanden haben. Dieses Phänomen hängt mit dem Stabilitätsverhalten des netzseitigen Umrichters zusammen, der die Anlage mit dem Netz verbindet. In dieser Arbeit präsentieren wir eine klare Analyse des Stabilitätsverhaltens während und nach einem Low-Voltage Ride Through Ereignis. Diese Analyse umfasst alle für die transiente Stabilität relevanten Komponenten und Regelkreise, was insbesondere den Phasenregelkreis (PLL) des Umrichters und die Zwischenkreisspannungsregelung einschließt. Wir geben analytische Stabilitätsmaße an und zeigen auch Testergebnisse zum Einschwingverhalten des netzseitigen Umrichters. Wir konzentrieren uns auf die transienten Charakteristika des PLL des Umrichters zu den Zeitpunkten des Fehlerbeginns und der Fehlerklärung sowie auf seinen einfluss auf die Zwischenkreisspannung. Diese Methode zur Analyse des Einschwingvorgangs liefert genauere Ergebnisse bezüglich der Stabilität die Methode zur Analyse des stationären Zustands, welche nur lokal um den Arbeitspunkt die Stabilität garantiert. Darüber hinaus werden die vorliegenden Testmethoden unter dem Aspekt der PLL analysiert, die sich als integraler Bestandteil zur Gewährleistung der Stabilität bei Fehlersituationen erweist, bei welchen das Großsignalverhalten dominiert. Experimente, die auf dem Hardware-in-the-Loop-Test des Reglers basieren, verifizieren die oben genannten Analyseergebnisse.
Das Paper ist in der Zeitschrift International Journal of Electrical Power and Energy Systems erschienen in einer Kooperation des IEAN mit Prof. Robert Schuerhuber, em. Prof. Lothar Fickert und Dr. Katrin Friedl.
