Modeling techniques and control strategies for inverter dominated microgrids

Die Struktur der modernen Energieversorgung hat sich in den letzten Jahrzehnten massiv geändert. Dezentrale Generatoren, die auf Wechselrichtern basieren, übernehmen einen großen Teil der Energieerzeugung. Ein ausschließlich wechselrichterbasiertes Netz wäre ein realistischer Ansatz, wenn seine technische Machbarkeit verifiziert werden könnte. Die wichtigste Beiträge dieser Arbeit sind: Die Analyse von Modellen und Regelstrukturen von Netzwechselrichtern, Synchrongeneratoren und Batterieanlagen. Die entwickelten Modelle werden verwendet, um Regelstrategien für dezentrale Generatoren in Mittelspannungsinselnetzen zu formulieren. Die erste Strategie ist eine Synchronisationsmethode für netzbildende Wechselrichter. Zweitens wird die Leistungsaufteilung in Mittelspannungsinselnetzen mittels Droop Regelung analysiert. Weiterhin erfolgt die Untersuchung der transienten Lastaufteilung zwischen netzbildenden Einheiten mit unterschiedlichen Zeitkonstanten. Beim Betrieb mehrerer paralleler Wechselrichter wird der Einfluss der Netzimpedanz auf die transiente Lastaufteilung analysiert. Die dritte entworfene Regelstrategie umfasst die Integration der Sekundärregelung in die Primärregelung. Der Ladezustand von Batterien wird mit der Lastaufteilung gekoppelt, um die Autonomie des Netzes zu stärken. Abschließend wird eine Kurzschlussstrategie für netzbildende und netzspeisende Wechselrichter entwickelt. Ziel der Strategie ist die Maximierung des Kurzschlussstromes. Als zusätzliche Randbedingung soll keine Kommunikation zwischen Generatoren stattfinden.