Summary Presented by: Wolfgang Schaade Title: Selbstgeführte Stromrichter und deren Stabilität an einem dc-Netz The dissertation provides an insight in the stability analysis for dc-systems. Thereby dc-sytems with power electronic devices are considered, i.e. self-controlled converters and also a B6-Brigde topology is investigated. The considered frequency range is bounded above through the switching frequency of the devices. EMI-problems are not considered. The frequency range is bounded below, hence problems concerning the power supply / power spreading e.g. for isle networks are neglectable. Different methods are presented to allow a stability analysis (analytical calculation, Nyquist, Bode, three-dimensional analysis). The prospects and drawbacks are presented. A dc-dc buck converter is used as an example to derive the input impedance of a self controlled converter. An UPS-model in combination with a self-controlled rectifier (VIENNA) is used to investigate the various influenceing coefficients. The impact of device components and modifications of device control structures on the stability of the hole system is described. Main focus is on the dc-link capacity and on possible inductivities between source and load. For the damping of the dc-link different methods are investigated: - Damping through passive elements - Damping through additional devices (Bus-Conditioner) - Modification of control structures at the source or load. For the investigation of the additional devices to improve the damping the benefit of such additional devices as well as the required effort are observed. For the modification of the control structures effects of a virtual internal resistance are shown. For the load a modification is presented providing an ohmic behaviour in a limited frequency range. A topology similar to a UPS serving as an example for the load is presented with design of the elements, control (PWM-technique), control structure and optimisation of the control parameters.
Die Dissertation gibt einen Einblick in die Stabilitätsanalyse von Gleichspannungssystemen. Dabei werden Gleichspannungssysteme mit leistungselektronischen Baugruppen, d.h. selbstgeführte Umrichter als auch eine B6-Brücke betrachtet. Der betrachtete Frequenzbereich ist dabei nach oben begrenzt durch die Schaltfrequenz der Baugruppen. EMV-Probleme werden nicht betrachtet. Nach unten ist der Frequenzbereich der Betrachtung begrenzt, so dass Probleme bei der Leistungsbereitstellung/Aufteilung z.B. bei Inselnetzen entfallen können. Es werden verschiedene Methoden vorgestellt, die eine Stabilitätsanalyse ermöglichen und deren Vor- und Nachteile dargelegt (analytische Berechnung, Nyquist, Bode, dreidimensionale Darstellung). Anhand eines DC-DC Tiefsetzstellers wird die Eingangsimpedanz eines selbstgeführen Umrichters berechnet. Ein USV-Modell in Kombination mit einem selbstgeführten Umrichter (VIENNA) dient zur Untersuchung der verschiedenen Einflußfaktoren. Es wird aufgezeigt, welchen Einfluss Bauelementeparameter aber auch Modifikationen in den Regelungsstrukturen auf die Stabilität des Gesamtsystems haben können. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Zwischenkreiskapazität und möglichen Induktivitäten zwischen Quelle und Last. Zur Dämpfung des Zwischenkreises werden verschiedene Methoden betrachtet: - Dämpfung durch passive Elemente - Dämpfung durch zusätzliche Baugruppen (Bus-Conditioner) - Modifikation der Regelungsstrukturen in der Quellen bzw. Last. Bei der Betrachtung der zusätzlichen Baugruppen zur Verbesserung der Dämpfung wird sowohl der Nutzen derartiger Zusatzbaugruppen als auch der notwendige Aufwand betrachtet. Bei der Modifikation der Regelungsstrukturen werden für die Quelle die Auswirkungen eines virtuellen Innenwiderstandes betrachtet. Bei der Last eine Aufschaltung die ein ohmsches Verhalten in einem begrenzen Frequenzbereich bewirkt. Die als Lastbeispiel dienende USV-ähnliche Topologie wird vorgestellt mit einem Einblick in Auslegung der Bauelemente, Steuerung (PWM-Verfahren), Regelungsstruktur und einer Optimierung der Regelungsparameter.