Reinhold, Andreas
[Verfasser:in]
;
Petzoldt, Jürgen
[Akademische:r Betreuer:in];
Bernet, Steffen
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Grohmann, Rolf
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft]Technische Universität Ilmenau
Theoretische Untersuchung und Simulation einer aktiven Filteranlage mit parallel-serieller Struktur für sechspulsige Diodengleichrichter
Hochschulschrift:
Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
Anmerkungen:
Beschreibung:
In dieser Arbeit wird eine aktive Filteranlage untersucht, die aus einem parallelen und einem seriellen aktiven Filter besteht. Schwerpunkt der Arbeit ist das serielle aktive Filter. Für das serielle aktive Filter wurde eine Schaltung mit drei einphasigen Wechselrichtern gewählt, um so auf einen Transformator zu verzichten. Mit der Filteranlage wird ein neuartiges Filterkonzept für sechspulsige Diodengleichrichter umgesetzt. Durch das Filterkonzept verbessert sich sowohl die AC- als auch DC-Energiequalität. Zur Verbesserung der AC-Energiequalität werden die Stromoberschwingungen, die durch den Gleichrichter im Drehstromnetz entstehen, in zwei Stufen kompensiert. Die erste Kompensationsstufe führt das serielle aktive Filter aus und die zweite Kompensationsstufe erfolgt mit dem parallelen aktiven Filter. Außerdem werden mit der Filteranlage die Strom- und die Spannungswelligkeit auf der Gleichspannungsseite des Gleichrichters deutlich verringert und somit die DC-Energiequalität verbessert. Zusätzlich ist es mit der Filteranlage möglich, die Gleichspannung des Diodengleichrichters zu vergrößern oder zu verkleinern. Für die Regelung der Filteranlage werden frequenzselektive Regler eingesetzt. Diese Regler ermöglichen eine Regelung im ortsfesten Koordinatensystem. Die Kaskadenregelung des seriellen aktiven Filters regelt den dreiphasigen Wechselstrom und die Gleichspannung des Gleichrichters. Anhand von Simulationsergebnissen werden das stationäre und das dynamische Verhalten der Filteranlage gezeigt sowie eine detailliertere Untersuchung der Kaskadenregelung durchgeführt. Ein wesentlicher Freiheitsgrad bei der Auslegung des seriellen aktiven Filters ist die Nullspannung. Durch das Einspeisen einer entsprechenden Nullspannung können die Kondensatoren oder die erforderlichen Zwischenkreisspannungen des seriellen Filters reduziert werden. Außerdem ist es möglich, mit einer Nullspannung die drei Zwischenkreisspannungen des seriellen Filters zu symmetrieren. Um den Halbleiteraufwand der Filteranlage zu bewerten, wird ein Vergleich mit einem Active-Front-End-Stromrichter durchgeführt. Diese Stromrichter besitzen hinsichtlich der AC- und DC-Energiequalität gleiche Eigenschaften wie die Schaltung bestehend aus Gleichrichter und Filteranlage. Der Vergleich zeigt, dass sich bezüglich der Strom- und Spannungsbeanspruchung unterschiedliche Werte ergeben, was bei der Auswahl der Halbleiter der Filteranlage vorteilhaft genutzt werden kann.