iNtON

Elektrische Anlagen mit oberschwingungsbehafteter Stromaufnahme mindern die Spannungsqualität und damit die Versorgungszuverlässigkeit im Niederspannungsnetz. Im Projekt iNtON werden netzparallele, aktive Oberschwingungsfilter erforscht, deren Ziel die Kompensation dieses nichtlinearen Verhaltens und der damit verbundenen Netzrückwirkungen ist.

Die Fortschritte im Bereich der elektrischen Energiewandlung durch leistungselektronische Systeme bedingt die stetige Zunahme schaltender und damit nichtlinearer Verbraucher (aber auch Erzeuger) am öffentlichen Stromnetz. Die Rückwirkung der oberschwingungsbehafteten Stromaufnahme dieser Lasten auf das Versorgungsnetz kann mitunter gravierende Folgen für die Netzqualität und damit die Zuverlässigkeit der elektrischen Energieversorgung haben. Diese Problematik wird durch die Energiewende und die damit verbundene Elektrifizierung unserer Energieversorgung zusätzlich verschärft. Höhere Netzauslastungen sowie die fluktuierende Versorgung und damit veränderliche Netzimpedanzen machen die Netze anfälliger für Rückwirkungen infolge von Stromoberschwingungen.

Netzparallele aktive Oberschwingungsfilter (active harmonic filter, AHF) können einen wesentlichen Beitrag zur Lösung dieses Problems liefern. Diese leistungselektronischen Systeme stellen Anlagen mit stark nichtlinearem Verhalten hochdynamisch, lastadaptiv und lokal Verzerrungsblindleistung zur Verfügung. So wird erreicht, dass die Beeinträchtigung der Spannungsqualität durch diese Verbraucher deutlich reduziert wird. Neben der reinen Kompensation von Stromobschwingungen ist es durch AHF zusätzlich möglich, Asymmetrien von Lasten auszugleichen und Neutralleiterströme zu minimieren.

Im Projekt iNtON werden das Potential netzparalleler aktiver Oberschwingungsfilter erforscht. Dabei ist das Ziel im Bereich der Regelungstechnik neue anwendungsspezifische Beobachter- und Regelungsalgorithmen zu entwickelt, die bestehenden Ansätzen in Leistungsfähigkeit und Effizienz überlegen sind. Außerdem soll hardwareseitig untersucht werden, inwiefern die Anwendung von Multilevel-Wechselrichtertopologien sowie der Einsatz moderner Wide-Bandgab-Leistungshalbleiter für AHF vorteilhaft sein können. Im Rahmen des Projekts soll ein entsprechendes System entwickelt und in Feldtests evaluiert werden. In diesem Rahmen sollen Erkenntnisse über die Skalierbarkeit, die Parallelisierbarkeit und hinsichtlich der technischen Reife der Technologie gewonnen werden.

Es handelt sich beim Projekt iNtON um eine Kooperation zwischen dem Labor für Leistungselektronik (LLE) und dem Labor für mechatronische und regenerative Energiesysteme (LMRES), welche beide an der Hochschule München angesiedelt sind.