Überblick - Siemens SINAMICS S120 Systemhandbuch

Bild 6-2 Regelungs-Grundkonzept
Überblick
Im Inselnetzbetrieb muss eine Erzeugungsanlage wie beschrieben zur Spannungs- und
Frequenzhaltung beitragen (Netzbildner). Eine starre Einprägung von Spannung und
Frequenz wäre mit Wechselrichtern zwar denkbar, würde allerdings keinen stabilen
gemeinsamen Betrieb mit anderen Erzeugersystemen bei gezielter Lastaufteilung ohne
zusätzliche aufwändige Kommunikation zulassen.
Bei hauptsächlich induktiven Netzen (X>>R) folgt aus einer allgemeinen
Scheinleistungsbetrachtung für Zweitore zwischen zwei Netzanschlusspunkten, dass eine
Änderung des Spannungswinkels bzw. der Frequenz vor allem die ausgetauschte
Wirkleistung P beeinflusst, die Amplitude der Spannung hingegen die Blindleistung. Aufgrund
der Kommutierungsinduktivitäten der Wechselrichter und dem induktiven Verhalten von
Generatoren und vielen Lasten kann die Voraussetzung X>>R in typischen Microgrids als
gegeben angenommen werden.
Für die Sollwerte von Frequenz f
Ausgangsspannung werden daher folgende Statik-Kennlinien angesetzt (siehe folgendes
Bild):
• f
• U
Statt der Blindleistung wird für die Spannungsstatik-Kennlinie hier der Blindstrom i
verwendet. Somit wird auch im Falle von Netzspannungseinbrüchen (hoher Blindstrom,
geringe Blindleistung) eine sinnvolle Sollwertvorgabe erreicht. Typische Werte für die
Kennlinien-Steigungen k
Mit Hilfe einer Glättung der Statik-Ausgänge wird das Verhalten rotierender Maschinen
soweit nachgebildet, dass bei einer gemischten Erzeugung aus Generatoren und
Wechselrichter eine stabile stationäre Netzbildung sowie ein gewünschtes
Übergangsverhalten bei Lastsprüngen im Netz erreicht wird. Die Zeitkonstante T
Frequenzachse entspricht der mechanischen Trägheit eines Generators. Je größer T
kleiner die Frequenzänderung zu Beginn eines Belastungssprungs und desto mehr Leistung
muss zunächst das Wechselrichter-System erbringen. Mit einer schnellen Zusatzstatik T
Netzeinspeisung
Systemhandbuch, 10/2020, A5E03347401A
(t) = f - k p(t) mit Leerlauffrequenz f
Statik 0 f
(t) = U - k i (t) mit Leerlaufspannung U
Statik 0 U b
und k
f
Detailbeschreibungen zu den Funktionsmodulen
6.2 Regelungen für den Netzstatik-Betrieb
und Amplitude U
Statik Statik
0
0
liegen bei 3 %, sind jedoch stark applikationsspezifisch.
U
der Wechselrichter-
f1
b
in der
, desto
f1
kann
f2
59