DE102012222948A1 - Method for stabilizing AC mains in low-power island net i.e. ship net, at e.g. mining industry, involves determining target idling frequency and target idling main voltage from actual active power - Google Patents

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Abstract

The method involves detecting an actual active power and an actual reactive power during power exchange between a net inverter and AC mains. Gains of a switching command for the net inverter, the actual active power and a target idling frequency are determined. The net inverter is controlled based on the switching command. The target idling frequency and target idling main voltage are determined from the actual active power. Rules of direct voltage of an intermediate circuit are determined by buffering energy in the actuator. An independent claim is also included for a circuit device for stabilizing AC mains.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren eines Wechselstromnetzes sowie eine entsprechende Schaltungsanordnung. The present invention relates to a method for stabilizing an AC network and a corresponding circuit arrangement.

In leistungsschwachen Inselnetzen und eventuell auch in einem so genannten „SmartGrid-Verbundnetz“ steht teilweise keine ausreichende Wirk- und Blind-Erzeugerleistung für den dynamisch stabilen Betrieb großer wechselrichtergespeister Verbraucher zur Verfügung. Dadurch können im Netz Spannungsoberschwingungen oder auch Netzzusammenbrüche auftreten, die die Versorgungssicherheit beeinträchtigen oder zu Beschädigungen führen. In low-performance isolated networks and possibly also in a so-called "SmartGrid interconnected network", there is sometimes insufficient effective and reactive generator power available for the dynamically stable operation of large, inverter-fed consumers. As a result, voltage harmonics or network breakdowns can occur in the network, which impair the security of supply or lead to damage.

Die Entwicklung im Bereich elektrischer Netzwerke ist durch mehrere Trends gekennzeichnet:

  • – Auf der einen Seite sinkt die Zahl der leistungsfähigen Kraftwerke mit der Fähigkeit zur Regelung von Netzfrequenz und Netzspannung. Die Menge der rotierenden Schwungmassen (Generatoren, Turbinen), die durch ihre Trägheit kurzzeitige Schwankungen der benötigten Verbraucherleistung puffern kann, wird kleiner. Stattdessen nimmt die Zahl der erneuerbaren Energiequellen zu, die über Stromrichter – in erster Näherung unabhängig von Betriebspunktschwankungen im Netz – ihre Energie einspeisen und sich somit nicht an der primären Frequenzregelung und nicht (oder nur teilweise) an der Spannungsregelung im Netz beteiligen.
  • – Auf der anderen Seite steigt bei den elektrischen Verbrauchern die Zahl der Konstant-Leistungssenken, also Verbrauchern, die mithilfe von leistungselektronischen Schaltungen die momentan benötigte Leistung dem Netz entnehmen – in erster Näherung unabhängig von Frequenz- und Spannungsschwankungen des Netzes. Beispielsweise ist es aus Energieeffizienzgründen häufig sinnvoll, bislang direkt am Netz angeschlossene elektrische Antriebe (typisch Pumpen, Lüfter) mit geregelten Wechselrichtern im optimalen Betriebspunkt zu betreiben. Teilweise wird dies bereits auch vom Gesetzgeber gefordert. Durch die leistungselektronische Schaltung wird der Leistungsbedarf des Antriebs allerdings von der Netzfrequenz entkoppelt, abhängig von der Ausprägung des Wechselrichters gilt dies auch für die Netzspannung. Dies kann z. B. für eine optimale Prozessführung zwingend notwendig sein. In vielen Anwendungsfällen wäre diese Entkopplung jedoch nicht erforderlich.
The development in the area of electrical networks is characterized by several trends:
  • - On the one hand, the number of powerful power plants with the ability to control grid frequency and grid voltage is decreasing. The amount of rotating flywheels (generators, turbines), which can buffer by their inertia short-term fluctuations in the required consumer power, is smaller. Instead, there is an increase in the number of renewable energy sources that use power converters - in a first approximation, independent of operating point fluctuations in the grid - to feed their energy and thus not participate in the primary frequency control and not (or only partially) in the voltage regulation in the grid.
  • - On the other hand, the number of constant-power sinks, ie consumers, which use power-electronic circuits to extract the power currently required from the grid - in the first approximation, is independent of frequency and voltage fluctuations in the network. For reasons of energy efficiency, for example, it is often sensible to operate electrical drives (typically pumps, fans) with regulated inverters that were previously connected directly to the grid at the optimum operating point. In part, this is already required by the legislature. However, due to the power electronic circuit, the power requirement of the drive is decoupled from the mains frequency; depending on the characteristics of the inverter, this also applies to the mains voltage. This can be z. B. mandatory for optimal process control. In many applications, however, this decoupling would not be required.

Damit lassen sich zwei gegenläufige Entwicklungen ableiten, die jeweils die Netzstabilität beeinträchtigen: Im Vergleich zur benötigten Verbraucherleistung sinkt die verfügbare Regelleistung für kurzfristige Leistungsschwankungen. Gleichzeitig nimmt die Zahl der Verbraucher zu, die dem Netz unabhängig von Frequenz- und Spannungsschwankungen Leistung entnehmen. Mit dem Umbau der elektrischen Energieerzeugung ist somit in Zukunft eine Beeinträchtigung der Netzstabilität für das künftige Verbundnetz zu erwarten. Für die zunehmende Zahl von Inselnetzen stellt die reduzierte Stabilität bereits heute ein Problem dar. Beispielsweise sollen große elektrische Antriebe in Schiffsnetzen auch bei minimaler Generatorleistung stabil im Teillastbetrieb arbeiten, da durch die Abschaltung von Generatoren Treibstoff eingespart werden kann. This can be used to derive two opposing developments, each of which affects grid stability: In comparison to the required consumer power, the available control power for short-term power fluctuations decreases. At the same time, the number of consumers is gaining power from the grid regardless of frequency and voltage fluctuations. As a result of the conversion of electrical energy generation, it is expected that the grid stability for the future interconnected grid will be impaired in the future. Reduced stability is already a problem for the increasing number of island networks. For example, large electric drives in ship nets should work stably under partial load operation even with minimal generator power since fuel can be saved by switching off generators.

Instabilität von elektrischen Netzen ist u. a. gekennzeichnet durch das Auftreten signifikanter Oberschwingungen in der Netzspannung, die zur Beschädigung von Anlagenteilen führen können, sowie durch das Verletzen der zulässigen Toleranzgrenzen für Netzfrequenz und Spannungsamplitude, das zum Netzzusammenbruch bzw. zur Netzabschaltung führt. Die Verfügbarkeit einer ausreichenden Regelleistung im Netz ist damit für die Versorgungssicherheit von ausschlaggebender Bedeutung. Instability of electrical networks is u. a. characterized by the occurrence of significant harmonics in the mains voltage, which can lead to the damage of system parts, as well as by violating the permissible voltage frequency and voltage amplitude tolerance limits, which leads to power failure or to power off. The availability of sufficient control power in the grid is therefore crucial for the security of supply.

Insbesondere in Inselnetzen steht stark schwankende Erzeugerleistung zur Verfügung. Mit dem Zu- und Wegschalten von Erzeuger- und Verbraucherlasten kann sich die Netzimpedanz erheblich ändern. Insbesondere aktive Netzeinspeisungen umfassen häufig passive Filterschaltungen (z. B. L-C-L-Filter), um die schaltfrequenten Anteile der Wechselrichter-Ausgangsspannungen auf normgerechte Maße zu reduzieren. Die Resonanzüberhöhung der Filterübertragungsfunktion nimmt in der Regel mit der Netzimpedanz zu, zudem kann sich die Resonanzfrequenz erheblich verschieben. Dies kann zu Instabilitäten im Stromregelkreis des Wechselrichters führen, da die Reglerauslegung für Nenn-Betriebsbedingungen erfolgt. Als Abhilfe denkbar sind z.B. aufwendige Parameteradaptionen oder eine Verbesserung der Reglerperformance (z.B. kleinere Abtastzeit, kleinere Totzeiten etc.). Dadurch sind zusätzliche Kosten für erhöhten Entwicklungs- und Inbetriebnahmeaufwand zu erwarten, zudem zusätzliche Kosten für erhöhten Hardware-Aufwand (z.B. für Rechenleistung). Particularly in isolated networks, strongly varying output is available. Switching generator and consumer loads on and off can significantly change the network impedance. In particular, active grid feeds often comprise passive filter circuits (eg L-C-L filters) in order to reduce the switching-frequency components of the inverter output voltages to standard-compliant dimensions. The resonance overshoot of the filter transfer function usually increases with the network impedance, in addition, the resonance frequency can shift significantly. This can lead to instabilities in the current loop of the inverter because the controller design is for nominal operating conditions. As a remedy are conceivable, for example elaborate parameter adaptations or an improvement in controller performance (e.g., smaller sample time, smaller dead times, etc.). As a result, additional costs for increased development and commissioning costs are expected, as well as additional costs for increased hardware expenditure (for example for computing power).

Bisher wurde zum Gewährleisten eines stabilen Netzbetriebs beispielsweise eine ausreichend große Regelleistung für die Primärregelung von Wirk- und Blindleistung im Netz vorgehalten. Alternativ erfolgte eine dynamische Stützung des Netzes ausschließlich mit Blindstrom abhängig von der Netzspannungsabweichung, oder es erfolgte ein Abschalten und Zuschalten von Erzeugern und Lasten in einer Sekundärregelung als zusätzliche Maßnahme. Ebenso können zusätzliche aktive Filter zur Dämpfung von Resonanzeffekten verwendet werden. Ferner zeichneten sich netzfreundliche Antriebe bislang dadurch aus, dass sie dem Netz netzfrequente sinusförmige Ströme entnehmen und einen Wirkfaktor cosφ = 1 realisieren (d.h. Ströme und Spannungen sind in Phase). Dies dient der Effizienz aber nur geringfügig der Stabilität. So far, to ensure a stable network operation, for example, a sufficiently large control power for the primary control of active and reactive power has been kept in the network. Alternatively, a dynamic support of the network was made exclusively with reactive power depending on the mains voltage deviation, or there was a shutdown and connection of generators and loads in a secondary control as an additional measure. Likewise, additional active filters can be used to dampen resonance effects. Furthermore, grid-friendly drives so far characterized by the fact that they take the network power sinusoidal currents and an effective factor cosφ = 1 (ie currents and voltages are in phase). This serves the efficiency but only slightly the stability.

Aus der Druckschrift EP 1 990 906 B1 ist ein Leistungswandler insbesondere für ein Wasserfahrzeug bekannt, das ein Versorgungsnetz, einen Versorgungsbus und mehrere Antriebseinheiten aufweist. Mehrere solcher Leistungswandler für die Antriebseinheiten sind mit dem gemeinsamen Versorgungsbus verbunden und ein Spannungsanforderungssignal, das die Spannung angibt, die an den Netzanschlüssen jedes Leistungswandlers erreicht werden soll, wird von einem Leistungsverwaltungssystem geliefert. From the publication EP 1 990 906 B1 For example, a power converter is known, in particular for a watercraft, which has a supply network, a supply bus and a plurality of drive units. Several such power converter power converters are connected to the common supply bus, and a voltage request signal indicating the voltage to be achieved at the power terminals of each power converter is provided by a power management system.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Wechselstromnetz mit einem oder mehreren Verbrauchern besser stabilisieren zu können. The object of the present invention is to be able to better stabilize an AC network with one or more consumers.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Stabilisieren eines Wechselstromnetzes durch

  • – aktives Wechselrichten eines Wechselstroms des Wechselstromnetzes in einen Gleichstrom eines Zwischenkreises durch einen Netzwechselrichter,
  • – Erfassen einer Ist-Wirkleistung und einer Ist-Blindleistung eines Leistungsaustausches zwischen dem Netzwechselrichter und dem Wechselstromnetz,
  • – Gewinnen eines Schaltbefehls für den Netzwechselrichter in Abhängigkeit von der Ist-Wirkleistung und einer Soll-Leerlaufnetzfrequenz sowie in Abhängigkeit von der Ist-Blindleistung und einer Soll-Leerlaufnetzspannung,
  • – Steuern oder Regeln des Netzwechselrichters anhand des Schaltbefehls,
  • – Ermitteln der Soll-Leerlaufnetzfrequenz und der Soll-Leerlaufnetzspannung aus der Ist-Wirkleistung, einer vorgegebenen verfügbaren Netzleistung des Wechselstromnetzes, einer Ist-Verbraucherleistung eines an den Zwischenkreis angeschlossenen Stellglieds und einer vorgegebenen Soll-Verbraucherleistung für das Stellglied, und
  • – Regeln einer Gleichspannung des Zwischenkreises mittels Energiepufferung in dem Stellglied.
According to the invention, this object is achieved by a method for stabilizing an AC network
  • Active switching of an alternating current of the alternating current network into a direct current of an intermediate circuit by a network inverter,
  • Detecting an actual active power and an actual reactive power of a power exchange between the grid inverter and the AC grid,
  • Obtaining a switching command for the network inverter as a function of the actual active power and a nominal idling network frequency and as a function of the actual reactive power and a nominal open circuit voltage,
  • - controlling or regulating the network inverter by means of the switching command,
  • Determining the nominal idling network frequency and the nominal neutral mains voltage from the actual active power, a predetermined available network power of the AC mains, an actual consumer power of an actuator connected to the intermediate circuit and a predetermined desired consumer power for the actuator, and
  • - Controlling a DC voltage of the DC link by means of energy buffering in the actuator.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt eine Schaltungsanordnung zum Stabilisieren eines Wechselstromnetzes umfassend

  • – einen Netzwechselrichter zum Umrichten eines Wechselstroms des Wechselstromnetzes in einen aktiven Wechselrichten eines Zwischenkreises,
  • – ein an den Zwischenkreis angeschlossenes Stellglied mit Energiepuffer,
  • – eine Leistungsmesseinrichtung zum Erfassen einer Ist-Wirkleistung und einer Ist-Blindleistung eines Leistungsaustausches zwischen dem Netzwechselrichter und dem Wechselstromnetz,
  • – eine Ansteuereinrichtung zum Gewinnen eines Schaltbefehls für den Netzwechselrichter in Abhängigkeit von der Ist-Wirkleistung und einer Soll-Leerlaufnetzfrequenz sowie in Abhängigkeit von der Ist-Blindleistung und einer Soll-Leerlaufnetzspannung, und zum Steuern oder Regeln des Netzwechselrichters anhand des Schaltbefehls,
  • – eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln der Soll-Leerlaufnetzfrequenz und der Soll-Leerlaufnetzspannung aus der Ist-Wirkleistung, einer vorgegebenen verfügbaren Netzleistung des Wechselstromnetzes, einer Ist-Verbraucherleistung des Stellglieds und einer vorgegebenen Soll-Verbraucherleistung für das Stellglied,
  • – einer Regelungseinrichtung zum Regeln einer Gleichspannung des Zwischenkreises mittels des Energiepuffers des Stellglieds.
In addition, the invention provides a circuit arrangement for stabilizing an AC network comprising
  • A network inverter for converting an alternating current of the alternating current network into an active inversion of an intermediate circuit,
  • An actuator with an energy buffer connected to the DC link,
  • A power measuring device for detecting an actual active power and an actual reactive power of a power exchange between the mains inverter and the AC mains,
  • A control device for obtaining a switching command for the network inverter as a function of the actual active power and a nominal idling network frequency and as a function of the actual reactive power and a nominal open circuit voltage, and for controlling or regulating the network inverter on the basis of the switching command,
  • A determination device for determining the nominal idle network frequency and the nominal neutral network voltage from the actual active power, a predetermined available network power of the AC network, an actual consumer power of the actuator and a predetermined desired consumer power for the actuator,
  • - A control device for controlling a DC voltage of the intermediate circuit by means of the energy buffer of the actuator.

In vorteilhafter Weise wird also Energie in einem Stellglied gepuffert, und die Energie wird dazu verwendet, um die Frequenz bzw. Spannung eines Netzwechselrichters einzustellen und damit das Wechselstromnetz hinsichtlich Frequenz und Spannung zu stabilisieren. Advantageously, therefore, energy is buffered in an actuator, and the energy is used to adjust the frequency or voltage of a network inverter and thus to stabilize the AC network in terms of frequency and voltage.

In einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln der Soll-Netzfrequenz anhand einer vorgegebenen ersten Tabelle aus der Ist-Wirkleistung und der Soll-Leerlaufnetzfrequenz und einer anschließenden zeitlichen Glättung. Analog hierzu kann das Ermitteln der Soll-Netzspannung anhand einer vorgegebenen zweiten Tabelle aus der Ist-Blindleistung und der Soll-Leerlaufnetzspannung und einer anschließenden zeitlichen Glättung erfolgen. Durch die jeweiligen Tabellen können die Sollwerte sehr einfach ermittelt werden. Die zeitliche Glättung sorgt darüber hinaus dafür, dass trotz schneller dynamischer Vorgänge im Netz ein stabiler Arbeitspunkt erreicht werden kann. In one embodiment, the determination of the nominal network frequency takes place on the basis of a predefined first table from the actual active power and the nominal idling network frequency and a subsequent temporal smoothing. Analogously to this, the determination of the setpoint network voltage can take place on the basis of a predefined second table from the actual reactive power and the nominal open circuit voltage and a subsequent time smoothing. Through the respective tables, the setpoints can be determined very easily. The smoothing of the time also ensures that a stable operating point can be achieved despite fast dynamic processes in the network.

Vorzugsweise umfasst das Stellglied einen Antrieb und einen Antriebswechselrichter, mit dem ein Gleichstrom des Zwischenkreises in einen Wechselstrom für den Antrieb umgerichtet wird. Somit können am Netz betriebene Antriebe zur Netzstabilisierung verwendet werden. Preferably, the actuator comprises a drive and a drive inverter, with which a direct current of the intermediate circuit is converted into an alternating current for the drive. Thus, network-operated drives for network stabilization can be used.

Insbesondere kann die Energiepufferung in einer von dem Antrieb bewegten Last erfolgen. So lässt sich beispielsweise die Bewegungsenergie einer Last zu Stabilisierungsaufgaben des Netzes rückgewinnen. In particular, the energy buffering can take place in a load moved by the drive. For example, the kinetic energy of a load can be recovered to stabilize the network.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird ein Schaltbefehl für den Antriebswechselrichter aus einem Ist-Strom von dem Antriebswechselrichter zu dem Antrieb und einem vorgegebenen magnetischen Soll-Fluss des Antriebs ermittelt. Hierdurch lässt sich eine Leistungsentnahme über den Antriebswechselrichter spezifisch für den jeweiligen Antrieb über den Soll-Fluss als vorgegebene Motorgröße realisieren. According to a further development, a switching command for the drive inverter is determined from an actual current from the drive inverter to the drive and a predetermined desired magnetic flux of the drive. This is possible Realize a power take-off via the drive inverter specifically for the respective drive via the setpoint flux as the specified motor size.

Der Schaltbefehl für den Antriebswechselrichter kann ferner mittels einer Drehmoment-Fluss-Regelung anhand eines vorgegebenen Soll-Drehmoments ermittelt werden. Durch die Regelung lässt sich also die Energie im Zwischenkreis bedarfsgerecht einstellen. The switching command for the drive inverter can also be determined by means of a torque-flow control using a predetermined setpoint torque. The regulation thus allows the energy in the DC link to be adjusted as required.

Das Soll-Drehmoment kann aus einer Ist-Zwischenkreisspannung und einer vorgegebenen Soll-Zwischenkreisspannung durch Regelung gewonnen werden. Damit lässt sich das Soll-Drehmoment unmittelbar der Zwischenkreisspannung nachführen. The setpoint torque can be obtained from an actual intermediate circuit voltage and a predetermined setpoint intermediate circuit voltage by regulation. This makes it possible to track the setpoint torque directly to the intermediate circuit voltage.

Des Weiteren kann die Ist-Wirkleistung des Netzwechselrichters für die Regelung des Soll-Drehmoments herangezogen werden. In vorteilhafter Weise kann somit durch den vom netzseitigen Wechselrichter bekannten Leistungsistwert eine Vorsteuerung der Lastleistung erreicht werden. Furthermore, the actual active power of the network inverter can be used to control the setpoint torque. Advantageously, a pre-control of the load power can thus be achieved by the power actual value known from the network-side inverter.

Die vorstehend genannten Verfahrensmerkmale stellen auch optionale funktionelle Merkmale der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dar. The abovementioned method features also represent optional functional features of the circuit arrangement according to the invention.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine Wirkleistungsstatik-Kennlinie für die Frequenz; 1 an active power statistic characteristic for the frequency;

2 eine Wirkleistungsstatik-Kennlinie für die Spannung; 2 an active power statics characteristic for the voltage;

3 zwei Wirkleistungsstatik-Kennlinien zur Ermittlung eines gemeinsamen Arbeitspunkts mehrerer Erzeuger im Netz; 3 two active power statics characteristic curves for determining a common operating point of several generators in the network;

4 ein Blockschaltdiagramm zum erfindungsgemäßen Verfahren zur Netzfrequenz- und Netzspannungsstabilisierung mit Antriebswechselrichtern; 4 a block diagram of the method according to the invention for power frequency and mains voltage stabilization with drive inverters;

5 ein Blockschaltdiagramm zur Gewinnung des Phasenwinkels φ der Ausgabespannung und 5 a block diagram for obtaining the phase angle φ of the output voltage and

6 ein alternatives Blockschaltdiagramm zu dem von 5. 6 an alternative block diagram to that of 5 ,

Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention.

Ein erfindungsgemäßes Regelungs- und Steuerungsverfahren ist für wechselrichtergespeiste Verbraucher geeignet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der netzseitige Wechselrichter nicht den Leistungsfluss zwischen Netz und Zwischenkreis entsprechend einem Leistungs-Sollwert regelt (Stand der Technik). Stattdessen besteht die Aufgabe des netzseitigen Wechselrichters darin, Frequenzänderungen und Spannungsänderungen im Netz entgegenzuwirken und somit das Netz zu stabilisieren, wobei insbesondere auch dynamische Vorgänge, die schneller sind als eine Netzperiode, stabilisiert werden können. Für langsame Lastpendelungen im Netz wäre ein System nach dem Stand der Technik ausreichend. Ein Stellglied als Verbraucher am Zwischenkreis bzw. ein lastseitiger Wechselrichter regelt den Zwischenkreis und beeinflusst dazu geeignet die Leistungsaufnahme der Last. An inventive control and control method is suitable for inverter-powered consumers. The method is characterized by the fact that the grid-side inverter does not regulate the power flow between the grid and the DC link in accordance with a power setpoint (prior art). Instead, the task of the network-side inverter is to counteract frequency changes and voltage changes in the network and thus to stabilize the network, in particular, dynamic processes that are faster than a network period, can be stabilized. For slow load swings in the network, a system according to the prior art would be sufficient. An actuator as a load on the DC link or a load-side inverter regulates the DC link and influences suitably the power consumption of the load.

Ein übergeordnetes Leistungsmanagement passt die Frequenz- und Spannungssollwerte für den netzseitigen Wechselrichter so an, dass im Mittel ein gewünschter Leistungsaustausch zwischen Last und Netz realisiert wird. Dazu kann z.B. ein mittleres Soll-Drehmoment oder eine mittlere Soll-Drehzahl für die Last vorgegeben werden, wenn genügend Erzeugerleistung im Netz zur Verfügung steht. A higher-level power management adapts the frequency and voltage setpoints for the grid-side inverter so that a desired power exchange between load and grid is realized on average. For this, e.g. a mean desired torque or a mean target speed for the load can be specified if enough generator power is available in the network.

Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde: Der Lastausgleich zwischen den Erzeugereinheiten im Netz, der für einen stabilen Betrieb an einem Arbeitspunkt mit gemeinsamer Frequenz und Amplitude nötig ist, erfolgt bevorzugt mithilfe so genannter Statikkennlinien (vgl. 1 bis 3). Die Statik kann Glättungsglieder (PT1) umfassen, um eine Anpassung an die vorliegenden Zeitkonstanten des jeweiligen Netzes zu ermöglichen. Beispielsweise sinkt die Frequenz eines Erzeugers mit zunehmender Abgabeleistung. Es ergibt sich beispielsweise die in 1 dargestellte Wirkleistungsstatik-Kennlinie fL für den Leerlauf (Erzeuger E sind durch eine negative, Verbraucher V durch eine positive Wirkleistung gekennzeichnet.). Ein korrespondierender Zusammenhang zwischen Blindleistung und Spannung ist durch die Blindleistungsstatik-Kennlinie UL für den Leerlauf von 2 gegeben. The invention is based on the following findings: The load balancing between the generator units in the network, which is necessary for stable operation at an operating point with a common frequency and amplitude, preferably takes place by means of so-called static characteristics (cf. 1 to 3 ). The statics may include smoothing elements (PT1) to allow adaptation to the present time constants of the respective network. For example, the frequency of a generator decreases with increasing power output. It results, for example, in 1 illustrated active power statics characteristic fL for idling (generator E are characterized by a negative, consumer V by a positive active power.). A corresponding relationship between reactive power and voltage is due to the reactive power statistic UL for idling 2 given.

Jeder Energieerzeuger im Netz, der zu Frequenz- und Spannungshaltung aktiv beiträgt, ermittelt mithilfe dieser Kennlinien seine aktuellen Sollwerte für Ausgabespannung und Frequenz. Häufig wird dies auch als Primärregelung bezeichnet. Besitzen beispielsweise alle Erzeugereinheiten die gleiche Nennleistung und die gleichen Kennlinien, so ergibt sich ein f-U-Arbeitspunkt im Netz, an dem alle Erzeuger die gleiche Leistung zur erforderlichen Gesamtlast beitragen. Es resultiert also eine symmetrische Lastaufteilung ohne weitere Kommunikation der Erzeuger untereinander. Each power generator in the grid, which actively contributes to frequency and voltage maintenance, uses these characteristics to determine its current setpoint values for output voltage and frequency. This is often referred to as primary regulation. For example, if all generating units have the same nominal power and characteristics, then there will be an F-U operating point in the grid at which all generators contribute the same power to the required total load. It thus results in a symmetrical load distribution without further communication between the producers with each other.

Die Wirkungsweise eines solchen Systems sei an einem einfachen Beispiel für die Wirkleistungskennlinie mit zwei Erzeugern und einer Verbraucherlast Pv erklärt (vgl. 3). Für die Ausgangsfrequenz des ersten und zweiten Erzeugers gilt mit k1 und k2 als Kennlinien Steigungen und der identisch gewählten Leerlauffrequenz f0: fE1 = f0 + k1·P1, fE2 = f0 + k2·P2. The operation of such a system is a simple example of the Active power characteristic with two generators and a load load Pv explained (cf. 3 ). For the output frequency of the first and second generators, k1 and k2 have slopes and the idling frequency f0 selected as characteristic curves: fE1 = f0 + k1 * P1, fE2 = f0 + k2 * P2.

Mit der Bedingung für die Leistungssumme P1 + P2 + PV = 0 gilt für die Frequenz des zweiten Erzeugers folgende Abhängigkeit von der Leistung des ersten Erzeugers: fE2 = f0 + k2·(–P1 – PV). With the condition for the power sum P1 + P2 + PV = 0, the frequency of the second generator is subject to the following dependence on the power of the first generator: fE2 = f0 + k2 · (-P1 - PV).

Daher kann die Kennlinie des zweiten Erzeugers gespiegelt und um PV verschoben im P-f-Diagramm des ersten Erzeugers eingetragen werden, um den resultierenden Arbeitspunkt mit der gemeinsamen Frequenz fA zu veranschaulichen. Der erste Erzeuger übernimmt dabei den Anteil PE1 der notwendigen Gesamtleistung. Therefore, the characteristic of the second generator can be mirrored and shifted by PV in the P-f diagram of the first generator to illustrate the resulting operating point with the common frequency fA. The first producer assumes the share PE1 of the necessary total output.

Die Primärregelung in Netzen ist typischerweise eine schnelle P-Regelung, die Regelabweichungen nicht zu Null ausregeln kann. Stationäre Genauigkeit wird durch überlagerte langsame Sekundärregelungen erreicht, die z. B. die Leerlaufpunkte der Statikkennlinien so verschieben, dass im Mittel die Netznennfrequenz erreicht wird. Dazu ist unter Umständen auch das manuelle Zuschalten weiterer Erzeuger notwendig. The primary control in networks is typically a fast P-control, which can not balance out deviations. Stationary accuracy is achieved by superimposed slow secondary controls, the z. B. shift the idle points of the static characteristics so that the net nominal frequency is reached on average. For this purpose, the manual connection of additional producers may be necessary.

Konstant-Leistungssenken haben spezifische Wirkungen auf ein Netz. Die destabilisierende Wirkung von regulären geregelten Antriebswechselrichtern auf ein Netz zeigt eine einfache Überlegung: Angenommen sei eine temporär sinkende Netzspannung. Die Leistungsregelung des Wechselrichters erhöht daraufhin den Wirkstrom, um die Leistung konstant zu halten. Der zusätzliche Strom verursacht zusätzliche Spannungsabfälle an den Netzimpedanzen und erhöht die Verluste im Netz. Folglich sinkt die Netzspannung zusätzlich und die Energieerzeuger werden zusätzlich belastet. Constant power sinks have specific effects on a grid. The destabilizing effect of regular regulated drive inverters on a grid shows a simple consideration: Let's assume a temporarily decreasing mains voltage. The power control of the inverter then increases the active current to keep the power constant. The additional current causes additional voltage drops at the network impedances and increases the losses in the network. Consequently, the mains voltage drops in addition and the power generators are additionally loaded.

Netzfrequenzänderungen haben keine direkte Auswirkung auf den Leistungsbedarf eines regulären geregelten Antriebswechselrichters. Allerdings wird das Netz aber z.B. bei fallender Netzfrequenz auch nicht durch reduzierte Leistungsaufnahme stabilisiert (entsprechend einer P-f-Kennlinie). Indirekt kann der gesamte Leistungsbedarf im Netz in diesem Beispiel sogar ansteigen, da die frequenzabhängige Impedanz der Netzinduktivitäten abnimmt. Somit steigt der Blindstrom, und die Verluste an den ohmschen Anteilen der Netzimpedanz steigen. Mains frequency changes have no direct effect on the power requirement of a regular regulated drive inverter. However, the network will be e.g. with falling line frequency also not stabilized by reduced power consumption (according to a P-f characteristic curve). Indirectly, the total power demand in the network may even increase in this example as the frequency-dependent impedance of the grid inductances decreases. Thus, the reactive current increases, and the losses of the resistive components of the network impedance increase.

Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel anhand von 4 dargestellt. Es zeigt einen Verbraucher 1, der über einen aktiven Netzwechselrichter 2 vom Netz 3 gespeist wird. Im vorliegenden Beispiel ist ein 3-Phasen-Netz dargestellt. Es kann sich aber auch um ein Netz mit nur einer oder zwei Phasen oder dergleichen handeln. In dem vorliegenden Beispiel ist außerdem zwischen dem Netz und dem Netzwechselrichter 2 ein üblicher Netzfilter 4 geschaltet. The following is a concrete example based on 4 shown. It shows a consumer 1 that has an active power inverter 2 from the network 3 is fed. In the present example, a 3-phase network is shown. But it can also be a network with only one or two phases or the like. In the present example, there is also between the grid and the grid inverter 2 a standard network filter 4 connected.

Auf der Gleichstromseite des Netzwechselrichters 2 befindet sich ein Zwischenkreis 5 mit einem Zwischenkreiskondensator CZK. An diesem liegt die Zwischenkreisspannung Vdc an. On the DC side of the network inverter 2 there is a DC link 5 with a DC link capacitor CZK. At this the DC link voltage Vdc is applied.

Der Zwischenkreis dient zur Speisung des Verbrauchers 1, der hier allgemein ein Stellglied mit Energiepufferung und Regelung der Zwischenkreisspannung Vdc sein kann. Im vorliegenden Fall weist der Verbraucher einen Antriebs-Wechselrichter 6 auf, der den Gleichstrom des Zwischenkreises 5 in einen Wechselstrom (hier ebenfalls 3-Phasen-System) für einen Antrieb bzw. Motor 7 wandelt. Der Motor 7 dreht beispielsweise eine Last 8 mit einer Ist-Drehzahl NIst. Bei der Last kann es sich beispielsweise um eine Schiffsschraube oder eine Pumpe handeln. Der Antriebs-Wechselrichter 6 ist Teil einer unten näher beschriebenen Regelung der Zwischenkreisspannung Vdc. The DC link is used to supply the load 1 , which can be here generally an actuator with energy buffering and regulation of the intermediate circuit voltage Vdc. In the present case, the consumer has a drive inverter 6 on, the DC of the DC link 5 in an alternating current (here also 3-phase system) for a drive or motor 7 converts. The motor 7 for example, turns a load 8th with an actual speed NIst. The load may be, for example, a propeller or a pump. The drive inverter 6 is part of a regulation of the intermediate circuit voltage Vdc described in more detail below.

Bei dem Netzwechselrichter 2 handelt es sich um einen aktiven Netzwechselrichter, bei dem Leistungsfluss sowohl vom AC-Netz in den DC-Zwischenkreis 5 als auch umgekehrt geregelt möglich ist und sinusförmige Wechselströme (mit regelbarer Wirk- und Blindkomponente) in das Netz 3 eingeprägt werden können (siehe z.B. internationale Norm IEC/TS 62578 : „Power electronics system and equipment – Operation conditions and charactistics of active infeed converter applications“). In the power inverter 2 it is an active grid inverter, in the power flow from both the AC grid in the DC link 5 as well as vice versa is possible and sinusoidal alternating currents (with adjustable active and reactive component) in the network 3 can be impressed (see eg international Standard IEC / TS 62578 : "Power electronics system and equipment - Operation conditions and characteristics of active infeed converter applications").

Typische Anordnung nach dem Stand der Technik ist ein selbstgeführter Spannungszwischenkreisumrichter mit IGBTs im B6-Brückenschaltung, die mit einer Pulsfrequenz im kHz-Bereich getaktet wird und im Mittel über einen PWM-Takt Spannungs-Raumzeiger mit definierter Amplitude und definiertem Phasenwinkel am Ausgang des Umrichters realisieren kann. Üblich ist, mithilfe einer Stromregelung den Spannungs-Raumzeiger so zu berechnen, dass sich ein gewünschter Wirk- und Blindstrom am Anschlusspunkt des Netzwechselrichters ergibt. Mit den Freiheitsgraden Amplitude und Winkel (bzw. Wirk- und Blindstrom) ist ein derartiger Wechselrichter prinzipiell in der Lage eine Spannung mit definierter Amplitude und Frequenz an seinen Anschlussklemmen zu stellen. A typical arrangement according to the prior art is a self-commutated voltage source inverter with IGBTs in the B6 bridge circuit, which is clocked with a pulse frequency in the kHz range and realize on average via a PWM clock voltage space vector with a defined amplitude and defined phase angle at the output of the inverter can. It is customary to use a current control to calculate the voltage room pointer in such a way that the desired active and reactive current at the connection point of the network inverter results. With the degrees of freedom amplitude and angle (or active and reactive current), such an inverter is in principle able to provide a voltage with a defined amplitude and frequency at its terminals.

Nach dem Stand der Technik wird somit die mit dem Netz ausgetauschte Wirkleistung so geregelt, dass eine vom Prozess geforderte Sollleistung erreicht wird (beispielsweise aufgrund des aktuellen Leistungsbedarfs eines am Zwischenkreis angeschlossenen Antriebs oder für das Nachladen der Zwischenkreiskapazität (siehe z.B. EP 1 990 906 B1 )). According to the prior art, therefore, the exchanged with the network Active power is controlled so that a required performance required by the process is achieved (for example due to the current power requirement of a drive connected to the DC link or for recharging the DC link capacitance (see eg EP 1 990 906 B1 )).

Unabhängig von der Wirkachse kann der Blindstrom auf einen Sollwert geregelt werden. Aufgrund des Spannungsabfalls an den Netzinduktivitäten kann mit dem Blindstrom die Höhe der Netzspannung beeinflusst werden. Dies wird bereits heute genutzt und z.B. in Netzanschlussnormen für Energieerzeugungsanlagen (siehe Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.: „Richtlinie für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz“, 2008) gefordert. Von Umrichtern erzeugte Blindleistung dient somit der Netzstützung bzw. Stabilisierung. Im Vordergrund steht dabei die Spannungshaltung bzw. der Kompensation der Spannungsabfälle an den Netzimpedanzen bei Laständerungen. Regardless of the effective axis, the reactive current can be regulated to a setpoint. Due to the voltage drop at the mains inductances, the amount of mains voltage can be influenced by the reactive current. This is already being used today and e.g. in grid connection standards for power generation plants (see Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V .: "Guideline for Connection and Parallel Operation of Generation Plants on the Medium-Voltage Grid", 2008). Reactive power generated by converters thus serves as network support or stabilization. In the foreground stands the voltage maintenance or the compensation of the voltage drops at the network impedances with load changes.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun zusätzlich die Wirkachse in die Netzstabilisierung einbezogen, die für die Frequenzhaltung im Netz benötigt wird. Für kurzzeitige dynamische Vorgänge wirkt der Verbraucher damit im Netz mit seiner vollen Leistung als zusätzliche Erzeugereinheit. Insgesamt wird damit ein konkretes Verfahren bereitgestellt, mit dem Umrichterlasten im Netz mit ihrer gesamten dynamischen Leistung zu Primärregelung von Spannung und Frequenz (bzw. Blindleistung und Wirkleistung) und damit zur dynamischen Stabilisierung des Netzes beitragen. According to the present invention, the effective axis is now also included in the network stabilization, which is needed for frequency maintenance in the network. For short-term dynamic processes, the consumer thus acts in the network with its full power as an additional generator unit. Overall, this provides a concrete method by which converter loads in the network with their entire dynamic power contribute to primary regulation of voltage and frequency (or reactive power and active power) and thus to the dynamic stabilization of the network.

Zu diesem Zweck wird mit dem Netzwechselrichter 2 anstatt der Wirkleistung die Ausgangsfrequenz des Netzwechselrichters auf einen definierten Sollwert geregelt. Insbesondere wird – z.B. mit einem Glättungsglied 9, 10 – erreicht, dass sich die Ausgangsfrequenz des Netzwechselrichters im Vergleich zu seinem PDM-Takt nur langsam ändern kann. Dies entspricht bei einem Erzeuger mit Generator einer trägen Drehzahländerung aufgrund der Schwungmasse. Der Netzwechselrichter 2 wirkt auf diese Weise einer Frequenzänderung im Netz 3 stabilisierend entgegen. Ändert sich die Netzfrequenz bei zunächst konstanter Ausgangsfrequenz des Netzwechselrichters 2, so resultiert ein Phasenwinkel zwischen Netzwechselrichterspannung und Netzspannung, der je nach Vorzeichen zu einer Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe führt. Diese Leistungsänderung führt dementsprechend zu einem Energieanstieg bzw. -abfall im Zwischenkreis. For this purpose, with the grid inverter 2 instead of the active power, the output frequency of the line rectifier is regulated to a defined setpoint. In particular is - for example, with a smoothing member 9 . 10 - ensures that the output frequency of the network inverter can change only slowly compared to its PDM cycle. This corresponds to a producer with generator an inertial speed change due to the flywheel. The grid inverter 2 acts in this way a frequency change in the network 3 stabilizing against. If the mains frequency changes at initially constant output frequency of the network inverter 2 , so results in a phase angle between line inverter voltage and line voltage, which leads to a power consumption or power output depending on the sign. This power change accordingly leads to an energy increase or decrease in the DC link.

Der lastseitige Verbraucher 1 – im Beispiel der Antriebswechselrichter 6 mit elektrischem Antrieb 7 und mechanischer Last 8 – muss diese Energieänderung im Zwischenkreis 5 durch entsprechende Leistungsänderung kompensieren. Vorteilhaft wird dazu ein Zwischenkreisspannungsregler 11 verwendet, der das Soll-Moment MSoll des Motors 7 so anpasst, dass dem Zwischenkreis 5 eine Leistung entnommen wird, die der Spannungsänderung entgegenwirkt. Die Antriebsleistung ist dementsprechend temporären Schwankungen unterworfen, für die die betroffene Anwendung geeignet sein muss. Ein Beispiel wäre ein optionaler Zusatzantrieb bei Schiffen. Stationäre Genauigkeit kann (ähnlich wie bei Netzregelungen) durch eine überlagerte langsame Sekundärregelung 12 erreicht werden, die die Leerlauffrequenz f0 (vgl. 3) einer netzseitigen Frequenzstatik 13 nachführt, wenn der Zustand des Netzes bzw. zusätzliche Erzeugerleistung dies zulässt. The load-side consumer 1 - In the example of the drive inverter 6 with electric drive 7 and mechanical load 8th - this energy change must be in the DC link 5 compensate by changing the power accordingly. Advantageously, this is an intermediate circuit voltage regulator 11 used, which is the set torque MSoll of the engine 7 so adapts that the DC link 5 a power is taken, which counteracts the voltage change. The drive power is accordingly subject to temporary fluctuations, for which the application in question must be suitable. An example would be an optional auxiliary drive on ships. Stationary accuracy can (similar to grid regulation) by a superimposed slow secondary control 12 can be achieved, the idling frequency f0 (see. 3 ) of a network-side frequency statics 13 if the condition of the network or additional generator power allows it.

Ebenso wie die Frequenz wird auch die Amplitude der netzseitigen Ausgangsspannung des Netzwechselrichters 2 nur langsam verändert und wirkt damit Spannungsänderungen im Netz 3 entgegen. Da sich die Spannungsamplitude auf die mit dem Netz 3 ausgetauschte Blindleistung auswirkt, ist der lastseitige Verbraucher 1 von dieser Stabilisierung nicht betroffen. As well as the frequency, the amplitude of the line-side output voltage of the network inverter is 2 only slowly changed and thus affects voltage changes in the network 3 opposite. Because the voltage amplitude is on the mains 3 exchanged reactive power is the load-side load 1 not affected by this stabilization.

Das Beispiel von 4 wird nun im Detail beschrieben: Die am lastseitigen Umrichter 6 angeschlossene elektrische Last muss kein Antrieb sein. Allgemein wird für die Lastseite nur gefordert, dass der Umrichter bzw. allgemein das Stellglied zur Regelung der Zwischenkreisspannung Vdc in der Lage ist, wie dies oben beschrieben wurde. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die verbrauchte Leistung geregelt wird. Prinzipiell wäre als elektrische Last auch ein Lastwiderstand denkbar. The example of 4 will now be described in detail: The on the load side inverter 6 connected electrical load does not have to be a drive. In general, for the load side, it is only required that the converter or, in general, the actuator for regulating the intermediate circuit voltage Vdc be able to operate as described above. This can be achieved by controlling the consumed power. In principle, a load resistor would be conceivable as an electrical load.

Für die Möglichkeit zur Wirkleistungsstützung muss die Applikation gegebenenfalls zunächst in einen geeigneten Betriebszustand/Lastzustand gebracht werden. Für eine Stabilisierung muss die Leistung erhöht und verringert werden können. Im Falle eines Lastwiderstands (Choppers bzw. Bremswiderstands) muss zunächst ein Betriebspunkt mit Leistungsaufnahme angenommen werden, bevor eine entsprechende Entlastung möglich ist. If necessary, the application must first be brought into a suitable operating state / load state for the possibility of active power support. For stabilization, the power must be increased and decreased. In the case of a load resistance (chopper or braking resistor), an operating point with power consumption must first be assumed before a corresponding discharge is possible.

Zur Regelung des Antriebs-Wechselrichters 6 steht hier eine Drehmoment- und Fluss-Regelung 14 zur Verfügung. Sie generiert aus den Wechselströmen IRST (Stromstärken der ausgangsseitigen Phasen R, S und T des Antriebs-Wechselrichters 6), einem magnetischen Sollfluss ΦSoll und dem Soll-Drehmoment MSoll Schaltbefehle SB für den Antriebs-Wechselrichter 6. Dabei wird ausgenutzt, dass das Produkt von magnetischem Fluss und Strom zum jeweiligen Drehmoment führt. Das Soll-Drehmoment MSoll seinerseits wird von der Vdc-Regelung 11 in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung Vdc und einer Soll-Zwischenkreisspannung Vdc, Soll und einer Ist-Wirkleistung geregelt. Die Ist-Wirkleistung PIst stammt von einer Leistungsmesseinrichtung 15, die den Leistungsfluss in den Netzwechselrichter 2 oder aus ihm heraus anhand der Netzgrößen IUVW und VUVW ermittelt. Die Sollwerte Φ Soll und Vdc, Soll für den Motorfluss und die Zwischenkreisspannung können von einer übergeordneten Steuerung (in 4 nicht dargestellt) für die jeweilige Applikation passend und z.B. konstant vorgegeben werden. Abhängig vom Maschinentyp und von der Drehzahl können Flussabsenkungen oder ein Anheben der Zwischenkreisspannung Vdc nötig sein, was hier jedoch für die Stabilisierung nicht von Bedeutung ist. Abhängig vom Typ des Netzwechselrichters (z.B. bei Hochsetzsteller mit IGBT in B6-Schaltung) kann zudem die Forderung gelten, dass die Bedingung Vdc > "Amplitude der Leiter-Leiter-Netzspannung" eingehalten werden muss. For controlling the drive inverter 6 here stands a torque and flow control 14 to disposal. It generates from the AC currents IRST (currents of the output-side phases R, S and T of the drive inverter 6 ), a target magnetic flux .phi.Soll and the target torque MSoll switching commands SB for the drive inverter 6 , It exploits the fact that the product of magnetic flux and current leads to the respective torque. The target torque MSoll in turn is from the Vdc control 11 as a function of the intermediate circuit voltage Vdc and a desired intermediate circuit voltage Vdc, setpoint and an actual active power regulated. The actual active power PIst comes from a performance measuring device 15 that the power flow in the grid inverter 2 or determined on the basis of the grid sizes IUVW and VUVW. The setpoint values Φ setpoint and Vdc, setpoint for the motor flux and the DC link voltage can be determined by a higher-level control (in 4 not shown) suitable for the respective application and, for example, given constant. Depending on the type of machine and the speed, it may be necessary to lower the flux or to increase the intermediate circuit voltage Vdc, but this is not important for stabilization. Depending on the type of line rectifier (eg with step-up converter with IGBT in B6 circuit), the requirement that the condition Vdc>"Amplitude of the line-to-line voltage" must be met must also be met.

Netzseitig wird mit der Leistungsmesseinrichtung 15 neben der Ist-Wirkleistung PIst auch die Ist-Blindleistung QIst ermittelt. Mithilfe der Wirkleistung-Frequenz-Statik 13 und dem daran angeschlossenen Glättungsglied 9 wird aus der Ist-Wirkleistung PIst und einer Soll-Leerlaufnetzfrequenz fNL, Soll eine Soll-Netzfrequenz fN, Soll ermittelt. Analog wird mit einer Blindleistungs-Spannungs-Statik 16 (vgl. 2) und dem nachgestellten Glättungsglied 10 aus der Ist-Blindleistung QIst und einer Soll-Leerlaufnetzspannung VNL, Soll eine Soll-Netzspannung VN, Soll ermittelt. Aus der Soll-Netzfrequenz fN, Soll und der Soll-Netzspannung VN, Soll erzeugt eine Frequenz-Spannungs-Regelung 17 Schaltbefehle SB für den Netz-Wechselrichter 2. So kann der im Netzwechselrichter 2 bekannte Leistungsistwert (PIst und Qist) vorteilhaft zur Vorsteuerung der Lastleistung verwendet werden. Damit werden die Abweichungen der Zwischenkreisspannung Vdc vom Sollwert reduziert. The mains side is connected to the power measuring device 15 In addition to the actual active power PIst and the actual reactive power QIst determined. Using the active power frequency statics 13 and the smoothing member connected thereto 9 is determined from the actual active power PIst and a nominal idling network frequency fNL, setpoint nominal network frequency fN, target. Analog is with a reactive power voltage statics 16 (see. 2 ) and the trailing smoothing member 10 from the actual reactive power QIst and a nominal open circuit voltage VNL, setpoint to determine a nominal mains voltage VN, nominal. From the nominal mains frequency fN, nominal and the nominal mains voltage VN, setpoint generates a frequency-voltage control 17 Switching commands SB for the grid inverter 2 , So can the network inverter 2 known power actual value (PIst and Qist) can be used advantageously for the precontrol of the load power. This reduces the deviations of the intermediate circuit voltage Vdc from the setpoint.

Die Blöcke Wirkleistungsstatik 13 und Blindleistungsstatik 16 korrespondieren mit den 1 und 2. In dem Signalverlauf von der Steuerung bis zu den Schaltbefehlen ist eine Glättung (Glättungsglieder 9 und 10) vorgesehen, die für eine temporäre Konstanz von Ausgangsfrequenz und Ausgangsspannung des Netz-Wechselrichters sorgt und damit entscheidend für das Maß der Netzstabilisierung ist. The blocks real power statics 13 and reactive power statics 16 correspond with the 1 and 2 , In the waveform from the controller to the switching commands is a smoothing (smoothing 9 and 10 ), which ensures a temporary constancy of the output frequency and output voltage of the grid inverter and is thus decisive for the degree of grid stabilization.

Für die „Regelung“ der Netzfrequenz kann im einfachsten Fall im Block 17 ein Integrator (vgl. Integrator 18 in den 5 und 6) genutzt werden. Mit dem Integrator wird aus der Frequenz der aktuelle Phasenwinkel φ der Ausgabespannung berechnet. Für die „Regelung“ der Netzspannungamplitude durch Block 17 kann ein Proprotionalitätsglied (vgl. Proportionalitätsglied 19 von 5) genutzt werden. Durch Winkel und Amplitude sind die Schaltbefehle SB – z.B. durch eine lookup-table – eindeutig in einem Steuersatz ermittelbar. For the "regulation" of the mains frequency can in the simplest case in the block 17 an integrator (see integrator 18 in the 5 and 6 ) be used. The integrator uses the frequency to calculate the current phase angle φ of the output voltage. For the "regulation" of the mains voltage amplitude by block 17 can a Proprotionalitätsglied (see Proportionalitätsglied 19 from 5 ) be used. By angle and amplitude, the switching commands SB - for example, by a lookup table - clearly determined in a tax rate.

Eine aufwendige, aber prinzipiell mögliche Alternative für den Integrator und das Proportionalitätsglied in dem Block 17 wäre eine schnelle Stromregelung, die Netzströme gerade derart einprägt, dass die Ausgangsspannung die gewünschte Frequenz und Amplitude annimmt. Alternativ zur Blindleistung/ Wirkleistung kann auch der Blindstrom/Wirkstrom verwendet werden. A complex, but in principle possible alternative for the integrator and the proportional link in the block 17 would be a fast current control, the network currents just impressed in such a way that the output voltage assumes the desired frequency and amplitude. As an alternative to reactive power / active power, the reactive current / active current can also be used.

In der übergeordneten Steuerung 12 (Leistungsmanagement) werden die Sollwerte fNL, Soll und VNL, Soll für die Statiken 13 und 16 abhängig von dem gewünschten Verhalten der Gesamtapplikation, insbesondere abhängig von der Ist-Drehzahl NIst, dem Ist-Drehmoment MIst, einer extern vorgegebenen Soll-Drehzahl NSoll, einem extern vorgegebenen Soll-Drehmoment MSoll und einer ebenfalls extern vorgegebenen verfügbaren Netzleistung PN, erzeugt. Beispielsweise kann eine bestimmte Antriebsleistung in einem Inselnetz nur erbracht werden, wenn im Mittel auch genügend Erzeugerleistung zur Verfügung steht. In the higher-level control 12 (Performance management) are the setpoints fNL, setpoint and VNL, setpoint for the statics 13 and 16 depending on the desired behavior of the overall application, in particular depending on the actual rotational speed NIst, the actual torque MIst, an externally specified target rotational speed NSoll, an externally specified target torque MSoll and a likewise externally predetermined available network power PN generated. For example, a certain drive power in a stand-alone grid can only be provided if, on average, sufficient generator power is available.

Mit einer langsamen Regelung (z.B. PI) können die Statik-Leerlaufpunkte so nachgeführt werden, dass im Mittel stationäre Genauigkeit für das Drehmoment eines Antriebs oder die Netzamplitude erreicht wird. Vergleichbare Wirkung bei Kraftwerken hätte die so genannte Sekundärregelung. With slow control (e.g., PI), the static idle points can be tracked to achieve on average steady state accuracy for the torque of a drive or the network amplitude. Comparable effect on power plants would have the so-called secondary regulation.

Prinzipiell kann auch die Abweichung zwischen Drehzahl-Istwert und Sollwert von einem PI-Regler genutzt werden, um die Leerlauffrequenz f0 nachzuführen. Aufgrund der Glättung im Statik-Kanal ist dies aber nur für Antriebe mit langsamer Dynamik sinnvoll und stabil. In principle, the deviation between actual speed value and setpoint value can also be used by a PI controller in order to track the idling frequency f0. Due to the smoothing in the static channel, however, this is meaningful and stable only for drives with slow dynamics.

Die Verwendung linearer Kennlinien für die Statik ist sinnvoll, aber nicht zwingend. Allgemein sollte die Steigung monoton sein. The use of linear characteristic curves for statics makes sense, but not mandatory. Generally, the slope should be monotone.

Grundsätzlich wäre es auch denkbar, die Soll-Antriebsleistung für den lastseitigen Umrichter 6 über eine Kennlinie direkt abhängig von der momentanen Netzfrequenz zu berechnen. Der Netz-Wechselrichter 2 könnte dann wie im bisherigen Stand der Technik die Netzwirkleistung basierend auf der Regelung der Zwischenkreisspannung Vdc stellen sowie die Blindleistung regeln. Allerdings wäre auf diese Weise nur mit großem Aufwand sicherzustellen, dass sich die Ausgangsfrequenz des Netzwechselrichters 2 nur langsam im Vergleich zum PWM-Takt ändert. In principle, it would also be conceivable to set the desired drive power for the load-side converter 6 to calculate directly via a characteristic curve depending on the current grid frequency. The grid inverter 2 Then, as in the prior art, the network active power could be based on the regulation of the intermediate circuit voltage Vdc as well as regulate the reactive power. However, in this way it would only be possible with great effort to ensure that the output frequency of the network inverter 2 only slowly compared to the PWM clock changes.

Optional können auch zusätzliche Dämpfungsglieder zur Vermeidung von Leistungspendelungen zwischen Netz und stabilisierendem Netzwechselrichter implementiert werden. Prinzipiell kann dies mit einem additiven D-Anteil (eines PID-Reglers) im Frequenzregelungspfad realisiert werden. So kann beispielsweise gemäß 5 in dem Block 17 ein Integrator 18 mit vorgeschaltetem ersten Proportionalitätsglied 19 vorgesehen sein, um aus der Soll-Netzfrequenz fN, Soll einen Winkel φ zu ermitteln, wobei hierzu der Ausgang des Integrators 18 mit dem Ausgang eines zweiten Proportionalitätsglieds 20 summiert wird, in das wie in das erste Proportionalitätsglied 19 die Soll-Netzfrequenz fN, Soll eingespeist wird. Optionally, additional attenuators can be implemented to avoid power swings between the grid and the stabilizing grid inverter. In principle, this can be achieved with an additive D component (a PID controller) in the frequency control path. For example, according to 5 by doing block 17 an integrator 18 with upstream first proportional element 19 be provided to determine from the nominal mains frequency fN, set an angle φ, in which case the output of the integrator 18 with the output of a second proportionality element 20 is summed up into the same as in the first proportionality element 19 the nominal network frequency fN, target is fed.

In einer alternativen Ausführungsform gemäß 6 ist in dem Block 17 ebenfalls ein Integrator 18 vorgesehen, an dessen Ausgang der Winkel φ bereitgestellt wird. Das Eingangssignal des Integrators 18 besteht aus einer Summe der Soll-Netzfrequenz fN, Soll und einem Ausgangssignal eines Differenzieres 21. Das Eingangssignal des Differenzierers 21 wird mittels eines Proportionalitätsglieds 22 aus der Soll-Netzfrequenz fN, Soll gewonnen. In an alternative embodiment according to 6 is in the block 17 also an integrator 18 provided at the output of the angle φ is provided. The input signal of the integrator 18 consists of a sum of the nominal mains frequency fN, setpoint and an output signal of a differentiator 21 , The input signal of the differentiator 21 is by means of a proportionality element 22 from the nominal grid frequency fN, Soll won.

Für die prinzipielle Funktion der "Stabilisierung des Netzes" ist eine Dämpfung (z.B. mit einem D-Anteil) nicht zwingend. Allerdings wird man in den meisten Fällen eine derartige Dämpfung verwenden, da das Betriebsverhalten im Allgemeinen verbessert wird. For the principal function of "stabilizing the network" damping (for example with a D-component) is not mandatory. However, in most cases such damping will be used as performance is generally improved.

Der vorgeschlagene Ansatz unterscheidet sich von Verfahren, die mithilfe einer Modellbildung versuchen, das Betriebsverhalten von Synchrongeneratoren mit einem Umrichter möglichst genau nachzubilden. Zum einen ist der vorliegende Ansatz wesentlich praktikabler, da im Vergleich kaum Aufwand für die Einstellung von Modellparametern entsteht. Zum anderen sind die Synchronmaschinenmodelle vorgesehen für Erzeugungsanlagen mit Netzstromrichtern, die das Netzverhalten von Synchrongeneratoren möglichst genau nachbilden sollen. Im vorliegenden Fall sollen jedoch Verbraucherlasten, die in der Summe einen signifikanten Anteil der Erzeugerleistung benötigen, zur Netzstabilisierung beitragen. The proposed approach differs from methods that use modeling to try to replicate the performance of synchronous generators with a drive as closely as possible. On the one hand, the present approach is much more practicable since there is hardly any effort in comparison to set model parameters. On the other hand, the synchronous machine models are intended for generating plants with line rectifiers, which should simulate the network behavior of synchronous generators as closely as possible. In the present case, however, consumer loads, which together require a significant proportion of the producer's output, are expected to contribute to grid stabilization.

Erfindungsgemäß wird somit auch an sehr leistungsschwachen Netzen der Betrieb großer Antriebsumrichter möglich. Dies ist von besonderem Interesse z.B. in Schiffsnetzen, wo die Anforderung besteht, große Fahrantriebe in Teillast mit minimaler Generatorkonfiguration zu betreiben (Treibstoffersparnis). Dabei werden Resonanzeffekte in der Netzspannung sowie Netzspannungs- und Frequenzschwankungen wirksam unterdrückt. Das Netz wird somit stabilisiert. Ähnliche Anforderungen sind in anderen Inselnetzen mit großen Antrieben zu erwarten, z.B. im Bergbau. According to the invention, the operation of large drive converters is thus possible even on very low-power networks. This is of particular interest e.g. in ship nets, where there is a requirement to operate large traction drives in partial load with minimal generator configuration (fuel economy). In this case, resonance effects in the mains voltage as well as mains voltage and frequency fluctuations are effectively suppressed. The network is thus stabilized. Similar requirements are to be expected in other large-scale stand-alone networks, e.g. in mining.

Darüber hinaus kann in den so genannten „SmartGrid-Netzen“ mit hohem Anteil dezentraler Erzeugung mit Wechselrichter- Einspeisungen die Frage der dynamischen Netzstabilität erheblich an Bedeutung gewinnen. Da hier die Versorgungssicherheit großräumig betroffen sein kann, liegt eine entsprechende ökonomische Bedeutung vor. In addition, in the so-called "SmartGrid networks" with a high proportion of decentralized generation with inverter feeds, the question of dynamic grid stability can become considerably more important. Since the security of supply can be affected on a large scale, there is a corresponding economic importance.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1990906 B1 [0008, 0044] EP 1990906 B1 [0008, 0044]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Norm IEC/TS 62578 [0042] Standard IEC / TS 62578 [0042]

Claims (10)

Verfahren zum Stabilisieren eines Wechselstromnetzes (3), gekennzeichnet durch – aktives Wechselrichten eines Wechselstroms des Wechselstromnetzes (3) in einen Gleichstrom eines Zwischenkreises (5) durch einen Netzwechselrichter (2), – Erfassen einer Ist-Wirkleistung (PIst) und einer Ist-Blindleistung (QIst) eines Leistungsaustausches zwischen dem Netzwechselrichter (2) und dem Wechselstromnetz (3), – Gewinnen eines Schaltbefehls (SB) für den Netzwechselrichter (2) in Abhängigkeit von der Ist-Wirkleistung (PIst) und einer Soll-Leerlaufnetzfrequenz (fNL, Soll) sowie in Abhängigkeit von der Ist-Blindleistung (QIst) und einer Soll-Leerlaufnetzspannung (VNL, Soll), – Steuern oder Regeln des Netzwechselrichters (2) anhand des Schaltbefehls (SB), – Ermitteln der Soll-Leerlaufnetzfrequenz (fNL, Soll) und der Soll-Leerlaufnetzspannung (VNL, Soll) aus der Ist-Wirkleistung (PIst), einer vorgegebenen verfügbaren Netzleistung (PN) des Wechselstromnetzes(3), einer Ist-Verbraucherleistung (NIst, MIst) eines an den Zwischenkreis (5) angeschlossenen Stellglieds (1) und einer vorgegebenen Soll-Verbraucherleistung (NSoll, MSoll) für das Stellglied, und – Regeln einer Gleichspannung (Vdc) des Zwischenkreises (5) mittels Energiepufferung in dem Stellglied (1). Method for stabilizing an AC network ( 3 ), characterized by - active switching of an alternating current of the alternating current network ( 3 ) in a DC current of a DC link ( 5 ) by a network inverter ( 2 ), - detecting an actual active power (PIst) and an actual reactive power (QIst) of a power exchange between the power inverter ( 2 ) and the AC mains ( 3 ), - obtaining a switching command (SB) for the network inverter ( 2 ) as a function of the actual active power (PIst) and a nominal open-circuit network frequency (fNL, setpoint) and as a function of the actual reactive power (QIst) and a nominal open circuit voltage (VNL, setpoint), - controlling or regulating the network inverter ( 2 ) based on the switching command (SB), - Determining the nominal idling network frequency (fNL, Soll) and the target neutral line voltage (VNL, Soll) from the actual active power (PIst), a predetermined available network power (PN) of the AC network ( 3 ), an actual consumer power (NIst, MIst) one to the DC link ( 5 ) connected actuator ( 1 ) and a predetermined desired consumer power (NSoll, MSoll) for the actuator, and - regulating a DC voltage (Vdc) of the intermediate circuit ( 5 ) by means of energy buffering in the actuator ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gewinnen des Schaltbefehls (SB) anhand einer vorgegebenen ersten Tabelle (13) aus der Ist-Wirkleistung (PIst) und der Soll-Leerlaufnetzfrequenz (fNL, Soll) und einer anschließenden zeitlichen Glättung (9) erfolgt. The method of claim 1, wherein obtaining the switching command (SB) based on a predetermined first table ( 13 ) from the actual active power (PIst) and the nominal open-circuit network frequency (fNL, setpoint) and a subsequent temporal smoothing ( 9 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewinnen des Schaltbefehls (SB) anhand einer vorgegebenen zweiten Tabelle (16) aus der Ist-Wirkleistung (PIst) und der Soll-Leerlaufnetzspannung (VNL, Soll) und einer anschließenden zeitlichen Glättung (10) erfolgt. Method according to claim 1 or 2, wherein the obtaining of the switching command (SB) is based on a predetermined second table ( 16 ) from the actual active power (PIst) and the nominal open circuit voltage (VNL, setpoint) and a subsequent time smoothing ( 10 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellglied (1) einen Antrieb (7) und einen Antriebswechselrichter (6) umfasst, mit dem ein Gleichstrom des Zwischenkreises (5) in einen Wechselstrom für den Antrieb umgerichtet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the actuator ( 1 ) a drive ( 7 ) and a drive inverter ( 6 ), with which a direct current of the intermediate circuit ( 5 ) is converted into an alternating current for the drive. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Energiepufferung in einer von dem Antrieb (7) bewegten Last (8) erfolgt. Method according to claim 4, wherein the energy buffering in one of the drive ( 7 ) moving load ( 8th ) he follows. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Schaltbefehl (SB) für den Antriebswechselrichter (6) aus einem Ist-Strom (IRst) von dem Antriebswechselrichter (6) zu dem Antrieb (7) und einem vorgegebenen magnetischen Soll-Fluss (ΦSoll) des Antriebs ermittelt wird. Method according to claim 4 or 5, wherein a switching command (SB) for the drive inverter ( 6 ) from an actual current (IRst) from the drive inverter ( 6 ) to the drive ( 7 ) and a predetermined desired magnetic flux (Φ setpoint) of the drive is determined. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schaltbefehl (SB) für den Antriebswechselrichter (6) mittels einer Drehmoment-Fluss-Regelung (14) anhand eines vorgebbaren Soll-Drehmoments (MSoll) ermittelt wird. Method according to Claim 6, in which the switching command (SB) for the drive inverter ( 6 ) by means of a torque-flow control ( 14 ) is determined based on a predefinable setpoint torque (MSoll). Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Soll-Drehmoment (MSoll) aus einer Ist-Zwischenkreisspannung (Vdc) und einer vorgegebenen Soll-Zwischenkreisspannung (Vdc, Soll) durch Regelung gewonnen wird. The method of claim 7, wherein the setpoint torque (MSoll) from an actual intermediate circuit voltage (Vdc) and a predetermined desired intermediate circuit voltage (Vdc, Soll) is obtained by regulation. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Ist-Wirkleistung (PIst) des Netzwechselrichters (2) für die Regelung des Soll-Drehmoments (MSoll) herangezogen wird. Method according to claim 8, wherein the actual active power (PIst) of the network inverter ( 2 ) is used for the regulation of the setpoint torque (MSoll). Schaltungsanordnung zum Stabilisieren eines Wechselstromnetzes (3), gekennzeichnet durch – einen Netzwechselrichter (2) zum aktiven Wechselrichten eines Wechselstroms des Wechselstromnetzes (3) in einen Gleichstrom eines Zwischenkreises (5), – ein an den Zwischenkreis (5) angeschlossenes Stellglied (1) mit Energiepuffer, – eine Leistungsmesseinrichtung (15) zum Erfassen einer Ist-Wirkleistung (PIst) und einer Ist-Blindleistung (QIst) eines Leistungsaustausches zwischen dem Netzwechselrichter und dem Wechselstromnetz (3), – eine Ansteuereinrichtung (13, 16, 17) zum Gewinnen eines Schaltbefehls (SB) für den Netzwechselrichter (2) in Abhängigkeit von der Ist-Wirkleistung (PIst) und einer Soll-Leerlaufnetzfrequenz (fNL, Soll) sowie in Abhängigkeit von der Ist-Blindleistung (QIst) und einer Soll-Leerlaufnetzspannung (VNL, Soll), und zum Steuern oder Regeln des Netzwechselrichters (2) anhand des Schaltbefehls (SB), – eine Ermittlungseinrichtung (12) zum Ermitteln der Soll-Leerlaufnetzfrequenz (fNL, Soll) und der Soll-Leerlaufnetzspannung (VNL, Soll) aus der Ist-Wirkleistung (PIst), einer vorgegebenen verfügbaren Netzleistung (PN) des Wechselstromnetzes (3), einer Ist-Verbraucherleistung (NIst, MIst) des Stellglieds und einer vorgegebenen Soll-Verbraucherleistung (NSoll, MSoll) für das Stellglied (1), – einer Regelungseinrichtung zum Regeln einer Gleichspannung (Vdc) des Zwischenkreises (5) mittels des Energiepuffers des Stellglieds (1). Circuit arrangement for stabilizing an alternating current network ( 3 ), characterized by - a network inverter ( 2 ) for actively inverting an alternating current of the alternating current network ( 3 ) in a DC current of a DC link ( 5 ), - one to the DC link ( 5 ) connected actuator ( 1 ) with energy buffer, - a power measuring device ( 15 ) for detecting an actual active power (PIst) and an actual reactive power (QIst) of a power exchange between the grid inverter and the AC grid ( 3 ), - a control device ( 13 . 16 . 17 ) for obtaining a switching command (SB) for the network inverter ( 2 ) as a function of the actual active power (PIst) and a nominal idling network frequency (fNL, setpoint) and in dependence on the actual reactive power (QIst) and a nominal open-circuit voltage (VNL, Soll), and for controlling or regulating the network inverter ( 2 ) based on the switching command (SB), - a determination device ( 12 ) for determining the nominal open-circuit network frequency (fNL, nominal) and the nominal open-circuit network voltage (VNL, nominal) from the actual active power (PIst), a predetermined available network power (PN) of the alternating current network ( 3 ), an actual consumer power (NIst, MIst) of the actuator and a predetermined desired consumer power (NSoll, MSoll) for the actuator ( 1 ), - a control device for controlling a DC voltage (Vdc) of the intermediate circuit ( 5 ) by means of the energy buffer of the actuator ( 1 ).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017025131A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating a self-commutated converter, self-commutated converter and assembly for transmitting electrical power
EP3223420A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Power converter arrangement for secure braking of a drive system
US10450044B2 (en) 2016-03-31 2019-10-22 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd. Electrical power distribution system, method for powering a corresponding task, propulsion system and method for a ship

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1990906B1 (en) 2007-05-11 2010-05-12 Converteam Technology Ltd Power converters

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1990906B1 (en) 2007-05-11 2010-05-12 Converteam Technology Ltd Power converters

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHANDORKAR, M.C. [et al.]: Control of Parallel Connected Inverters in Standalone ac Supply Systems. IEE Transactions on Industry Applications, Vol.29, No.1, January/February 1993, S.136-143. *
Norm IEC/TS 62578

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017025131A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating a self-commutated converter, self-commutated converter and assembly for transmitting electrical power
EP3223420A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Power converter arrangement for secure braking of a drive system
US10450044B2 (en) 2016-03-31 2019-10-22 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd. Electrical power distribution system, method for powering a corresponding task, propulsion system and method for a ship
EP3225536B1 (en) 2016-03-31 2020-11-25 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Electrical power distribution system, method for supplying a corresponding load, propulsion system and method for a ship

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