Die dynamische Spannungsregelung ( DVR ) ist ein Verfahren zur Kompensation von Spannungseinbrüchen und -spitzen in der elektrischen Energieverteilung . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Diese stellen ein Problem dar, da Spannungsspitzen Energie verbrauchen und Spannungseinbrüche die Effizienz einiger Geräte beeinträchtigen. DVR spart Energie durch Spannungseinspeisungen, die die Phase und Wellenform der zugeführten Energie beeinflussen können. [ 3 ]

Zu den für DVR verwendeten Geräten gehören statische Blindleistungskompensatoren (SAR ), die als Reihenkompensationsgeräte mit Spannungsquellenumrichtern (VSC) arbeiten. Das erste derartige System in Nordamerika wurde 1996 installiert – ein 12,47-  kV-System in Anderson, South Carolina .

Betrieb

Das Grundprinzip der dynamischen Spannungsregelung (DVR) besteht darin, eine Spannung mit der erforderlichen Amplitude und Frequenz einzuspeisen , um die Spannung auf der Lastseite auf die gewünschte Amplitude und Wellenform zurückzuführen, selbst wenn die Quellenspannung unsymmetrisch oder verzerrt ist. Geräte zur dynamischen Spannungsregelung verwenden üblicherweise Gate-Turn-Off-Thyristoren (GTO) – Halbleiter- Leistungsschalter in einer Pulsweitenmodulations- (PWM)-Wechselrichterstruktur. Die DVR kann auf der Lastseite unabhängig steuerbare Wirk- und Blindleistung erzeugen oder aufnehmen. Anders ausgedrückt: Die DVR ist ein Halbleiter- DC / AC -Schaltwandler, der dreiphasige Wechselspannungen in Reihe und synchron mit den Spannungen der Verteilungs- und Übertragungsleitungen einspeist .

Die eingespeiste Spannung stammt aus dem Kommutierungsprozess für den Blindleistungsbedarf und einer Energiequelle für den Wirkleistungsbedarf . Die Energiequelle kann je nach Ausführung und Hersteller des DVR variieren, häufig werden jedoch Gleichstromkondensatoren und Batterien verwendet, die über einen Gleichrichter vom Stromnetz gespeist werden. Die Energiequelle wird typischerweise über den Gleichstromeingang des DVR angeschlossen.

Amplitude und Phasenwinkel der eingespeisten Spannungen sind variabel, wodurch der Wirk- und Blindleistungsaustausch zwischen dem dynamischen Spannungsregler und dem Verteilnetz gesteuert werden kann. Der Blindleistungsaustausch zwischen dem Spannungsregler und dem Verteilnetz wird intern vom Spannungsregler ohne passive Wechselstromkomponenten erzeugt. [ 4 ]

Ähnliche Geräte

DVRs nutzen einen technisch ähnlichen Ansatz wie die in Windkraftanlagen eingesetzten Niederspannungs-Durchfahrsysteme (LVRT). Die dynamischen Ansprechcharakteristika, insbesondere bei netzgespeisten DVRs, ähneln denen von LVRT-kompensierten Turbinen. Die Leitungsverluste beider Gerätetypen werden häufig durch den Einsatz von integrierten Gate-Kommutierten Thyristoren (IGCT) in den Wechselrichtern minimiert. [ 5 ] [ 6 ]

Anwendungen

DVR-Systeme können in der Praxis bis zu 50 % der Nennspannung einspeisen , jedoch nur kurzzeitig (bis zu 0,1 Sekunden). Da die meisten Spannungseinbrüche jedoch deutlich unter 50 % liegen, stellt dies in der Regel kein Problem dar.

DVRs können auch die schädlichen Auswirkungen von Spannungsspitzen, Spannungsunsymmetrien und anderen Wellenformverzerrungen mindern. [ 7 ]

Nachteile

DVRs können für Endnutzer, die unerwünschten Störungen der Stromqualität ausgesetzt sind, eine gute Lösung darstellen . Sie werden jedoch im Allgemeinen nicht in Systemen eingesetzt, die unter anhaltendem Blindleistungsmangel (und damit einhergehenden Unterspannungen) leiden oder anfällig für Spannungseinbrüche sind . Da DVRs die Versorgungsspannung aufrechterhalten, erschweren sie in solchen Systemen, in denen bereits Spannungseinbrüche auftreten, deren Verhinderung und können sogar zu Kaskadenausfällen führen.

Daher ist es bei der Anwendung von DVRs unerlässlich, die Art der Last, deren Spannungsversorgung gesichert werden soll, sowie das Übertragungssystem, das die Spannungsänderung der Last tolerieren muss, zu berücksichtigen. Um das System, einschließlich des DVR, vor Spannungseinbrüchen und Kaskadenausfällen zu schützen, kann es erforderlich sein, lokale, schnell reagierende Blindleistungsquellen bereitzustellen.

SSSC und DVR

Das Gegenstück zum statischen synchronen Serienkompensator ist der dynamische Spannungsregler (DVR). Obwohl beide zur Kompensation von Spannungseinbrüchen in der Reihe eingesetzt werden , unterscheiden sich ihre Funktionsprinzipien. [ 8 ] Der statische synchrone Serienkompensator speist eine Ausgleichsspannung in Reihe mit der Übertragungsleitung ein. Der DVR hingegen kompensiert die Unsymmetrie der Versorgungsspannung in den verschiedenen Phasen. DVRs werden üblicherweise an kritischen Abzweigen installiert und liefern die Wirkleistung über einen Gleichstromspeicher. Die benötigte Blindleistung wird intern ohne zusätzlichen Gleichstromspeicher erzeugt.

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Liasi, Sahand Ghaseminejad; Afshar, Zakaria; Harandi, Mahdi Jafari; Kojori, Shokrollah Shokri (18.12.2018). „Eine verbesserte Regelungsstrategie für DVR zur Erreichung von LVRT und HVRT in DFIG-Windkraftanlagen“. Internationale Konferenz und Ausstellung für Elektrotechnik und Energietechnik (EPE) 2018. S.  724–730 . doi : 10.1109/ICEPE.2018.8559605 . ISBN 978-1-5386-5062-2. S2CID  54449702 .
  2. ^ Li, Peng; Liasi, Sahand Ghaseminejad (15.12.2017). „Eine neue Spannungskompensationsphilosophie für dynamische Spannungsregler zur Minderung von Spannungseinbrüchen mithilfe von Parametern der dreiphasigen Spannungsellipse (Übersichtspräsentation) (PDF-Download verfügbar)“ . ResearchGate . doi : 10.13140/RG.2.2.16427.13606 . Abgerufen am 07.01.2018 .
  3. ^ a b Choi SS, Li HH, Vilathgamuwa DM (2000). „Dynamische Spannungswiederherstellung mit minimaler Energieeinspeisung“. IEEE Transactions on Power Systems . 15 (1): 51–57 . Bibcode : 2000ITPSy..15...51C . doi : 10.1109/59.852100 .
  4. ^ Ghosh, A. & Ledwich, G. (2002). Verbesserung der Stromqualität durch kundenspezifische Leistungselektronik (1. Aufl., S. 7–8). Boston: Kluwer Academic Publishers.
  5. ^ Jowder, FAL (12.12.2009). „Modellierung und Simulation verschiedener Systemtopologien für dynamische Spannungsregler mit Simulink“ . ResearchGate . S.  1–6 . Abgerufen am 15.12.2017 .
  6. ^ Strzelecki, R.; Benysek, G. (07.11.2017). „Regelungsstrategien und Vergleich des dynamischen Spannungsreglers“. Konferenz zu Netzqualität und Versorgungssicherheit 2008. S.  79–82 . doi : 10.1109/PQ.2008.4653741 . ISBN 978-1-4244-2500-6. S2CID  21079433 .
  7. ^ Ital, Akanksha V.; Borakhade, Sumit A. (07.11.2017). „Kompensation von Spannungseinbrüchen und -anstiegen mittels dynamischer Spannungsregler (DVR)“. Internationale Konferenz für Elektrotechnik, Elektronik und Optimierungstechniken (ICEEOT) 2016. S.  1515–1519 . doi : 10.1109/ICEEOT.2016.7754936 . ISBN 978-1-4673-9939-5. S2CID  7937327 .
  8. ^ Karthigeyan, P.; Raja, M. Senthil; Uma, PS (07.11.2017). „Vergleich von dynamischem Spannungsregler und statischem synchronem Serienkompensator für eine Windturbine mit FSIG unter asymmetrischen Fehlern“. Zweite Internationale Konferenz zu aktuellen Trends in Ingenieurwesen und Technologie – ICCTET 2014. S.  88–91 . doi : 10.1109/ICCTET.2014.6966268 . ISBN 978-1-4799-7987-5. S2CID  32288193 .