PT Unknown
AU Benkendorff, B
TI Konzipierung, Optimierung und Realisierung eineshocheffizienten dreistufigen Niederspannungsstromrichtersfür MW-Windenergieanlagen
PY 2017
PU Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
WP https://macau.uni-kiel.de/receive/diss_mods_00021465
LA de
DE Windenergieanlage; Neutral-Point-Clamped Stromrichter; Leistungshalbleiter; Bauleistungsvergleich; Mehrstufiger Hochleistungsstromrichter; Wirkungsgrad; Zuverlässigkeit; Wind Turbine System; Neutral-Point-Clamped Inverter; Semiconductor; Power Semiconductor Rating; High-Power Multilevel Inverter; Efficiency; Reliability
AB Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Optimierung eines kompakten hocheffizienten dreistufigen Niederspannungsstromrichter mit hoher Ausgangsspannung für den Einsatz in Megawatt-Windenergieanlagen. Darüber hinaus wird speziell für das entwickelte dreistufige Phasenmodul des Stromrichters eine kompakte und niederinduktive dreistufige Treiberansteuerung entwickelt, die den sicheren Betrieb des Stromrichters auch bei hoher Leistung garantiert.

Die Anhebung der Phasenausgangsspannung für Niederspannungssysteme von typischerweise 690V auf 950V bietet eindeutige Vorteile, die in der Arbeit aufgezeigt werden. Durch den Einsatz der dreistufigen Neutral-Point-Clamped-Topologie ist es möglich, die geforderte erhöhte Ausgangsspannung von kleiner 1000V zu realisieren und dabei die typischerweise schalt- und durchlassverlustarmen 1200V-Leistungshalbleiter der Niederspannungsklasse zu verwenden, um so eine erforderliche Zwischenkreisspannung von 1500V zur Verfügung stellen zu können. 

Durch die richtige Wahl der U_CEsat-E_off-Trade-Off-Charakteristik der schaltbaren Leistungshalbleiter lassen sich unterschiedliche Modulvarianten für den netz- und generatorseitgen Betrieb des Stromrichters konzipieren, die einen weiteren starken Einfluss auf die Systemperformance haben. In Kombination mit der Untersuchungsmethode des Bauleitungsvergleiches kann die Auslegung der Leistungshalbleiterchips weiter optimiert werden, um den Wirkungsgrad des Systems zu verbessern.

Die finale Inbetriebnahme des dreistufigen Neutral-Point-Clamped-Stromrichters erfolgt unter Anwendung der Leistungsvermessung bei zirkulierender Leistung. Das Verfahren wird dabei entsprechend auf das vorhandene Laborequipment und den Prüfstand adaptiert, sodass der entwickelte und im Labor aufgebaute dreistufige Neutral-Point-Clamped-Niederspannungsstromrichter bei einer Ausgangsleistung von mehr als 800kW in Betrieb genommen wird.
PI Kiel
ER