Quasi-Eight-Level Inverter with Output-Side Transformers for Single-Phase Off-Grid Electrical Energy Supply

Titel in Übersetzung: Quasi-Acht-Level-Wechselrichter mit Ausgangsseitigen Transformatoren für Einphasen-Off-Grid Elektrische Energieversorgung

Kayhan Ince

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Vor Ort verfügbare erneuerbare Energiequellen sind ideal für die Bereitstellung der Stromversorgung in entlegenen Gebieten geeignet. Diese Arbeit beschreibt das Design und Layout einer speziellen einphasigen Stromversorgung mit einer hohen Spannungsqualität und einem geringen Aufwand an Leistungselektronik durch Anwendung eines speziellen Quasi-Acht-Level Wechselrichters mit Hilfe einzelner H-Brücken. Die Aufgabe ist die Zahl der stochastischen und unbekannte Parameter, die die Funktionalität des Gerätes beeinflussen, zu minimieren. Zunächst werden die verschiedenen Möglichkeiten der Umsetzung eines mehrstufigen netzgekoppelten Wechselrichters und seine Stromversorgung untersucht und die Vorteile und Nachteile der jeweiligen Lösung aufgezeigt und ein H-Brücken-Modul entworfen und gebaut. Mithilfe diese Module und einigen innovativen Konzepten wird ein Modell eines mehrstufigen Wechselrichters entwickelt und eine Reihe von vorläufigen Messungen durchgeführt. Die wenigen Lasten, die eine Dreiphasenspannung erfordern, sind Motoren, die einzeln nach Bedarf vom Wechselrichter angesteuert werden bei entsprechenden Spannungen und Frequenzen. Für die vorgesehene Anwendung ist die Einfachheit unserer Topologie wichtiger im Vergleich zu der üblichen Topologien von dreiphasigen Systemen in der Energietechnik. Im Idealfall ist die Ausgangsspannung sinusförmig ohne Oberschwingungen. Praktisch müssen wir einen Kompromiss zwischen Spannungsqualität (die dennoch die allg. üblichen Standards für Spannungseinbrüche aufgrund von Kommutierungs- oder Umschaltvorgängen bzw. Oberschwingungen erfüllen müssen) und auf der anderen Seite Kosten der Hardware, sowie die Höhe der Verluste und Robustheit finden. Um eine gute Spannungsform zu erhalten können wir entweder eine hohe Schaltfrequenz und Filterschaltungen verwenden (suboptimal aufgrund der zusätzlichen Verluste, zusätzlichen Kosten und möglichen Resonanzen an den Lasten) oder geeignete Multi-Level-Wechselrichter, die ohne Filter realisiert werden können. Jede Abweichung zwischen der idealen Sinusform und der tatsächlichen Spannung erzeugt Stromanstiegs- und -abfallunterschiede im Vergleich zum idealen rein sinusförmigen Strom. Für eine bestimmte Stromdifferenz ist das Integral der Spannungsdifferenz (geschaltete Spannung minus aktuelle Spannung) über die Zeit entscheidend. Schließlich wird das Modell durch praktische Messungen auf seine Richtigkeit überprüft.
Titel in ÜbersetzungQuasi-Acht-Level-Wechselrichter mit Ausgangsseitigen Transformatoren für Einphasen-Off-Grid Elektrische Energieversorgung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Lorber, Karl, Beurteiler B (intern)
  • Weiß, Helmut, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2010

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

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