Beschreibung und Berechnung eines dynamischen Zwischenphasenreglers Teil Ⅰ: Systembeschreibung - Analyse der Schaltzustände & Ableitung der Ersatznetzwerke

摘要

Zwischenphasenregler wie der hier vorgestellte DIPFC (Dynamic Interphase Power Flow Controller) ermöglichen eine hochdynamische Steuerung des Wirk- und Blindleistungsflusses zwischen zwei beliebigen Netzknoten. Die abgeleiteten Komponenten-Ersatzschaltungen erlauben die analytische Berechnung dieses neuartigen FACTS Betriebsmittels im Zustandsraum. Unter Ausnutzung der Transformation in den modalen Bereich der Raumzeiger und Nullgrößen werden die durch die Zwischenphasen-Verschaltung bzw. die Schalthandlungen z.T. gekoppelten Komponenten-Ersatzschaltungen transparent abgeleitet. Es zeigt sich, dass sich das Gesamtsystem aus netztheoretischer Sicht auf lediglich vier unterschiedliche Schaltzustände reduzieren lässt. Der stationäre Betriebsfall wird durch einen zyklischen Wechsel von jeweils zwei dieser unterschiedlichen Schaltzustände geprägt. Die Schaltzustände werden in ein lineares inhomogenes Randwertproblem gekoppelt, das vollständig analytisch gelöst werden kann. Durch eine Rücktransformation in die natürlichen Koordinaten (R, S, T) ergeben sich die zeitlichen Verläufe aller Systemgrößen. Da das Verfahren unabhängig von der untersuchten Systemgröße ist, kann es relativ einfach auf beliebig komplexe Netzstrukturen abstrahiert werden.